Question

12．工業(yè)鐵紅主要成分是Fe₂O₃，還含有少量的FeO、Fe₂O₄．
【查閱資料】1．草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃硫酸作用下受熱分解，化學(xué)方程式為：H₂C₂O₄•3H₂O$\frac{\underline{\;H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+4H₂O．
2．堿石灰是固體NaOH和CaO的混合物，能吸收水蒸氣和二氧化碳．
3．鐵的常見氧化物中鐵的質(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%

【問題討論】為了測定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，小組同學(xué)進(jìn)行如下實驗．（裝置氣密性良好）

（1）該實驗為了保證進(jìn)入E中的氣體是純凈、干燥的CO，則B、C、D中的試劑依次是cba．（填字母序號）
a．濃硫酸   b．澄清的石灰水   c．氫氧化鈉溶液
（2）C裝置的作用是檢驗二氧化碳是否除盡．
（3）寫出E裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個化學(xué)方程式：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂（或4CO+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂或CO+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂）．
（4）稱取鐵紅樣品10.0g，用上述裝置進(jìn)行實驗，測定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
①若E中充分反應(yīng)后得到鐵粉的質(zhì)量為mg，則7.0＜m＜7.78．
②若實驗前后稱得F裝置增重7.7g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是72%．
【實驗反思】
（1）如果缺少裝置G（不考慮其他因素），則測得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會偏�。ㄟx填“偏小”“不變”或“偏大”）．
（2）該實驗裝置的一個明顯缺陷是缺少尾氣處理裝置．

Answer 1

分析 【問題討論】（1）根據(jù)氣體的除雜與干燥方法來分析；
（2）根據(jù)二氧化碳的檢驗方法來分析；
（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的原理以及化學(xué)方程式的寫法來分析；
（4）根據(jù)極限法進(jìn)行猜想以及質(zhì)量守恒定律來分析解答；
【實驗反思】（1）G裝置中的堿石灰可以吸收空氣中水和二氧化碳；
（2）尾氣中含有有毒的一氧化碳．

解答 解：【問題討論】（1）制取的氣體中含有一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣，要得到純凈、干燥的CO，就需要先用氫氧化鈉溶液除去其中的二氧化碳，然后用澄清的石灰水來檢驗二氧化碳是否完全除去，最后用濃硫酸進(jìn)行干燥；故填：cba；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，所以裝置C的作用是檢驗二氧化碳?xì)怏w是否除盡；故填：檢驗二氧化碳?xì)怏w是否除盡；
（3）在高溫的條件下，一氧化碳能將鐵的氧化物還原為鐵，同時生成二氧化碳，故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂（或4CO+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂或CO+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂）；
（4）①根據(jù)鐵紅中三種鐵的氧化物的含鐵量可知，氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，氧化亞鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大．則假設(shè)鐵紅中完全為氧化鐵，則E中充分反應(yīng)后得到鐵粉的質(zhì)量為10g×70%=7.0g；假設(shè)鐵紅中完全為氧化亞鐵，則E中充分反應(yīng)后得到鐵粉的質(zhì)量為10g×77.8%=7.78g，而；故填：工業(yè)鐵紅主要成分是Fe₂O₃，還含有少量的FeO、Fe₃O₄，則E中充分反應(yīng)后得到鐵粉的質(zhì)量介于7.0g～7.78g之間；故填：7.0；7.78；
②裝置F增重的質(zhì)量即為一氧化碳還原鐵的氧化物后生成的二氧化碳的質(zhì)量，由化學(xué)方程式以及質(zhì)量守恒定律可知，二氧化碳中的氧元素有一半來自于鐵的氧化物，質(zhì)量為：7.7g×$\frac{32}{44}×100%$×$\frac{1}{2}$=2.8g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{10.0g-2.8g}{10.0g}×100%$=72%；故填：72%；
【實驗反思】（1）若沒有裝置G，則F會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳而質(zhì)量偏大，則計算出的氧元素質(zhì)量偏大，導(dǎo)致測得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，故填：偏小；
（2）一氧化碳有毒，排放到空氣中會污染大氣，所以實驗裝置的一個明顯缺陷：缺少尾氣處理裝置；故填：缺少尾氣處理裝置．

點評 本題通過實驗現(xiàn)象和分析，得出結(jié)論，屬于實驗過程和結(jié)論的探究．同學(xué)們要具體分析，綜合掌握，細(xì)心解答．