Question

工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe₂O₃，還含有少量的FeO、Fe₃O₄．為了測定鐵紅中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，興趣小組的同學(xué)進行了如下實驗，請你參與過程分析．
【資料1】草酸晶體（H₂C₂O₄?3H₂O）在受熱分解，化學(xué)方程式為：H₂C₂O₄?3H₂O

△   .

 CO₂↑+CO↑+4H₂O
【問題討論】用如圖所示裝置進行實驗：

（1）實驗前應(yīng)先

 

．
（2）進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是

 

、

 

（填字母編號）
a．濃硫酸       b．澄清的石灰水      c．氫氧化鈉溶液
（3）B裝置的作用是

 

．
（4）對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：①加熱前：

 

． ②停止加熱后：

 

、

 

．

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

（5）寫出D裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個化學(xué)方程式

 

．
【資料2】鐵的常見氧化物中鐵的質(zhì)量分數(shù)：
（6）稱取鐵紅樣品10.0g，用上述裝置進行實驗，測定鐵紅中鐵的質(zhì)量分數(shù)．①D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為m g，則

 

＜m＜

 

．②實驗前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分數(shù)是

 

．
【實驗評價】反思1：本實驗中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測得樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)會

 

（填“偏小”、“不變”或“偏大”）．反思2：請指出【問題討論】中實驗裝置的一個明顯缺陷

 

．如果利用D減少質(zhì)量進行計算可以嗎？

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,一氧化碳的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：（1）凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結(jié)果；
（2）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳氣體；
濃硫酸具有吸水性，可以用來干燥二氧化碳、一氧化碳、氫氣、氧氣等氣體；
（3）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
（4）一氧化碳具有可燃性，與空氣或氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發(fā)生爆炸；
（5）氧化鐵在高溫條件下能和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
（6）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進行相關(guān)方面的計算；
一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境．

解答：解：（1）實驗前應(yīng)先檢查裝置的氣密性．
故填：檢查裝置氣密性．
（2）A在應(yīng)該放氫氧化鈉溶液，除去一氧化碳中的二氧化碳，B中的氫氧化鈣溶液用來驗證一氧化碳中的二氧化碳是否除盡，C中應(yīng)該放濃硫酸，除去一氧化碳中的水蒸氣．
故填：c；a．
（3）B裝置的作用是檢驗一氧化碳中是否含有二氧化碳．
故填：檢驗一氧化碳中是否含有二氧化碳．
（4）對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：①加熱前排出玻璃管中的空氣，防止發(fā)生爆炸；
 ②停止加熱后驅(qū)趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰吸收．
故填：排出玻璃管中的空氣，防止發(fā)生爆炸；驅(qū)趕裝置中滯留的二氧化碳；使其全部被E裝置中堿石灰吸收．
（5）D裝置中，高溫條件下氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂．
（6）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×78%=7.8g；
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×

32

44

×100%=4.8g，
因為4.8g氧元素的質(zhì)量一半來自于一氧化碳，一半來自于鐵的氧化物，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)量分數(shù)=

10.0g-2.4g

10.0g

×100%=76.0%；
本實驗中如果缺少C裝置，水蒸氣會進入E裝置，導(dǎo)致二氧化碳的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致氧元素的質(zhì)量偏大，會導(dǎo)致鐵元素的質(zhì)量偏小，從而導(dǎo)致鐵紅中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)偏�。�
【問題討論】中實驗裝置的一個明顯缺陷是沒有處理一氧化碳，一氧化碳進入空氣中會污染環(huán)境；
D減少質(zhì)量就是鐵紅中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)氧元素的質(zhì)量可以計算鐵紅中鐵元素的質(zhì)量，進一步可以計算鐵紅中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)．
故填：7.0；7.8；76.0%；偏�。蝗鄙傥矚馓幚硌b置；可以．

點評：合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．