Question

【題目】工業(yè)鐵紅可用于生產(chǎn)顏料，其主要成分是 Fe2O3，還含有少量的FeO、Fe3O4。為了測(cè)定某種工業(yè)鐵紅樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同學(xué)們進(jìn)行了如下探究。

（查閱資料）

Ⅰ．草酸晶體（H2C2O43H2O）在濃硫酸的催化下受熱分解，會(huì)生成二氧化碳、一氧化碳和水。

Ⅱ．堿石灰是固體NaOH和CaO的混合物，能吸收水蒸氣和二氧化碳

Ⅲ．鐵的常見(jiàn)氧化物中，鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下表所示：

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

（設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)）小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）為了保證進(jìn)入E 中的氣體是純凈、干燥的 CO，則 D 中的試劑名稱為_____。

（2）C 裝置的作用是_____。

（3）寫出E 裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式（一個(gè)即可）：_____。

（4）同學(xué)們稱取 10.0g 鐵紅樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)資料信息推算，理論上鐵紅樣品中鐵元素質(zhì)量的取值范圍是_____。利用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（裝置氣密性良好），并通過(guò)以下兩種方法得出測(cè)定結(jié)果。

方法一：充分反應(yīng)后，稱量E 中得到的鐵粉的質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算求出鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

方法二：分別稱量實(shí)驗(yàn)前后_____（填字母序號(hào)）裝置的質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算求出鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（實(shí)驗(yàn)反思）

（1）如果缺少G 裝置（不考慮其他因素），可能會(huì)導(dǎo)致利用方法二測(cè)定的樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，原因是_____。

（2）從綠色化學(xué)的角度考慮，該實(shí)驗(yàn)裝置的不足之處是_____。

Answer 1

【答案】濃硫酸 檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w是否除盡 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 7.0g<m<7.78g F 空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入F裝置中，導(dǎo)致通過(guò)F測(cè)得的CO2的質(zhì)量偏大，計(jì)算得出的氧元素質(zhì)量偏大，10.0g樣品中鐵元素的質(zhì)量就會(huì)偏小 缺少尾氣處理裝置

【解析】

[設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)]（1）濃硫酸具有吸水性，所以為了保證進(jìn)入E 中的氣體是純凈、干燥的CO，D中的試劑名稱為濃硫酸；
（2）氫氧化鈣和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，所以C裝置的作用是：檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡；
（3）一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為：3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；
（4）全部是氧化鐵，鐵的最少量是10g×70%=7.0g，全部是氧化亞鐵，鐵的最大量是10g×77.8%=7.78g，所以理論上鐵紅樣品中鐵元素質(zhì)量的取值范圍是7g＜m＜7.78g；
堿石灰可以吸收二氧化碳，所以方法二：分別稱量實(shí)驗(yàn)前后F裝置的質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算求出鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
[實(shí)驗(yàn)反思]（1）本實(shí)驗(yàn)中如果缺少G裝置，堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳，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)偏小；
（2）一氧化碳有毒，需要尾氣處理，所以從綠色化學(xué)的角度考慮，該實(shí)驗(yàn)裝置的不足之處是：缺少尾氣處理裝置。
故答案為：[設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)]（1）濃硫酸；
（2）檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡；
（3）3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；
（4）7g＜m＜7.78g；F；
[實(shí)驗(yàn)反思]（1）F裝置吸收空氣中的二氧化碳，測(cè)得的氧元素質(zhì)量偏大，鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就會(huì)偏��；
（2）缺少尾氣處理裝置。