Question

17．工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe₂O₃，還含有少量的FeO、Fe₃O₄．為了測(cè)定鐵紅中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，興趣小組的同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你參與過(guò)程分析．
[資料1]堿石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳；濃硫酸可以吸收水蒸氣；
[資料2]實(shí)驗(yàn)室常用氫氧化鈉溶液來(lái)除去CO₂ 反應(yīng)生成碳酸鈉和水；用澄清的石灰水
來(lái)檢驗(yàn)CO₂氣體；
[資料3]草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃H₂SO₄作用下受熱分解，化學(xué)方程式為：
H₂C₂O₄•3H₂O$→_{△}^{H_{2}SO_{4}}$CO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取氣體的裝置是d（填字母編號(hào)）．

【問(wèn)題討論】用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性．
（3）進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是c、a（填字母編號(hào)）．
a．濃硫酸       b．澄清的石灰水      c．氫氧化鈉溶液
（4）寫(xiě)出A裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（5）B裝置的作用是驗(yàn)證CO₂已除盡．
（6）對(duì)D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過(guò)量的CO，其作用分別是：
①加熱前將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸． ②停止加熱后驅(qū)趕裝置中滯留的CO₂，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收．
（7）寫(xiě)出D裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)化學(xué)方程式Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【數(shù)據(jù)分析與計(jì)算】
[資料4]鐵的常見(jiàn)氧化物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)	77.8%	70.0%	72.4%

（8）稱取鐵紅樣品10.0g，用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
①D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為m g，則7.0＜m＜7.78．
②實(shí)驗(yàn)前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是76.0%．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
反思1：本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測(cè)得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏�。ㄌ睢捌�小”、“不變”或“偏大”）．
反思2：請(qǐng)指出【問(wèn)題討論】中實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷缺少尾氣處理裝置．

Answer 1

分析 草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃硫酸作用下受熱分解，因此選用d裝置；實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性，二氧化碳一般用氫氧化鈉溶液吸收，用澄清的石灰水檢驗(yàn)，還可以檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡，二氧化碳可以用濃硫酸干燥；加熱之前通入一氧化碳的目的是：將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸；加熱之后通入一氧化碳的目的是：驅(qū)趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收．一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，配平即可；如果全部是氧化鐵，鐵的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亞鐵，鐵的最大量是10g×77.8%=7.78g；E裝置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的質(zhì)量=6.6g×$\frac{32}{44}$=4.8g，因?yàn)?.8g氧元素的質(zhì)量一半來(lái)自于一氧化碳，一半來(lái)自于鐵的氧化物，那么鐵紅中氧元素的質(zhì)量是4.8g÷2=2.4g，則鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{10g-2.4g}{10g}$×100%=76.0%；本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置，水蒸氣會(huì)通過(guò)，E裝置也具有吸水性，因此E裝置會(huì)增重，氧元素的質(zhì)量偏大，則測(cè)得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏��；實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷：缺少尾氣處理裝置或檢驗(yàn)水是否除盡．

解答 解：（1）草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃硫酸作用下受熱分解，因此選用d裝置，故答案為：d
（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性
（3）二氧化碳一般用氫氧化鈉溶液吸收，用澄清的石灰水檢驗(yàn)，還可以檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡，一氧化碳可以用濃硫酸干燥；故答案為：c；a 
（4）A裝置中氫氧化鈉吸收二氧化碳，化學(xué)反應(yīng)方程式為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（5）B裝置還可以檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡，故答案為：驗(yàn)證二氧化碳已除盡
（6）加熱之前通入一氧化碳的目的是：將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸；加熱之后通入一氧化碳的目的是：驅(qū)趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收．故答案為：①將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸；②驅(qū)趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收．（合理即可）
（7）一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，配平即可；故答案為：3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，（一氧化碳與FeO、Fe₃O₄也可以）
（8）如果全部是氧化鐵，鐵的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亞鐵，鐵的最大量是10g×77.8%=7.78g；E裝置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的質(zhì)量=6.6g×$\frac{32}{44}$=4.8g，因?yàn)橐粋�(gè)一氧化碳分子只能搶氧化鐵中一個(gè)氧原子變成二氧化碳，因此氧元素的質(zhì)量一半一半，4.8g氧元素的質(zhì)量一半來(lái)自于一氧化碳，一半來(lái)自于鐵的氧化物，那么鐵紅中氧元素的質(zhì)量是4.8g÷2=2.4g，則鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{10g-2.4g}{10g}$×100%=76.0%；故答案為：①7.0；7.78；②76.0%
   實(shí)驗(yàn)反思：本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置，水蒸氣會(huì)通過(guò)，E裝置也具有吸水性，因此E裝置會(huì)增重，氧元素的質(zhì)量偏大，則測(cè)得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏�。粚�(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷：缺少尾氣處理裝置．故答案為：偏��；缺少尾氣處理裝置．

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)屬于實(shí)驗(yàn)探究題，實(shí)驗(yàn)探究題是近幾年中考的熱點(diǎn)之一，它包括實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程的探究，實(shí)驗(yàn)結(jié)論和實(shí)驗(yàn)規(guī)律的探究等．本題通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析，得到了正確的結(jié)論，屬于實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論的探究．同學(xué)們要具體分析，綜合掌握．本題型主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．