Question

8．已知鐵生銹的過程為：Fe→Fe（OH）₂→Fe（OH）₃→Fe₂O₃•xH₂O．又知草酸（H₂C₂O₄）分解的化學(xué)方程式為：H₂C₂O₄$→_{加熱}^{濃硫酸}$CO↑+CO₂↑+H₂O．某化學(xué)小組為測(cè)定兩種不同生銹鐵片的組成（設(shè)只含有鐵和Fe₂O₃•xH₂O），進(jìn)行了以下探究，請(qǐng)你參與并完成對(duì)有關(guān)問題的解答．
（1）甲同學(xué)利用草酸分解產(chǎn)生的混合氣體和如圖所示裝置測(cè)定其中一種銹鐵的組成．

主要操作為：取銹鐵樣品12.6g置于裝置C的硬質(zhì)玻璃管中，加熱完全反應(yīng)后得到固體的質(zhì)量為8.4g，裝置D增重8.4g．
①裝置A的作用是除去混合氣體中的CO₂．裝置B的作用是除去混合氣體中的H₂O．
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)能否測(cè)定出銹鐵的組成？答：能（填“能”或“不能”）．
③該裝置還存在的一個(gè)明顯的缺陷是缺少尾氣處理裝置．
（2）乙同學(xué)將生銹鐵片溶于過量稀硫酸，檢驗(yàn)所得溶液中是否存在Fe²⁺的實(shí)驗(yàn)操作方法是取適量溶液于潔凈試管中，滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，充分反應(yīng)后，溶液紫色褪去，證明含有Fe²⁺，否則不含F(xiàn)e²⁺．
（3）乙同學(xué)在甲同學(xué)裝置的基礎(chǔ)上將裝置D換成裝濃硫酸的洗氣瓶（裝置E，此裝置圖略），經(jīng)改進(jìn)后，重新按甲同學(xué)的操作和樣品取用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若完全反應(yīng)后得到固體的質(zhì)量仍為8.4g，而裝置E增重1.8g，則x=2；m（Fe）：m （Fe₂O₃•xH₂O）=2：7．

Answer 1

分析 （1）①裝置A為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液能夠與二氧化碳反應(yīng)，利用氫氧化鈉溶液將混合氣體中的二氧化碳除去；裝置B中為濃硫酸，濃硫酸能夠吸收混合氣體中的水分；
②根據(jù)銹鐵樣品12.6g、固體的質(zhì)量為8.4g為鐵的質(zhì)量、裝置D增重8.4g為二氧化碳和水的質(zhì)量，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出鐵銹組成；
③根據(jù)一氧化碳有毒，不能排放到空氣中進(jìn)行解答；
（2）Fe²⁺具有還原性，能使高錳酸鉀溶液褪色，據(jù)此可以檢驗(yàn)亞鐵離子；
（3）根據(jù)濃硫酸吸收水和堿石灰吸收水和二氧化碳，求出二氧化碳的質(zhì)量，然后根據(jù)二氧化碳求出氧化鐵的質(zhì)量，從而求出x的值；再根據(jù)樣品總質(zhì)量計(jì)算出m（Fe）：m （Fe₂O₃•xH₂O）；

解答 解：（1）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，需要使用一氧化碳還原氧化鐵晶體，所以需要將草酸分解生成的二氧化碳和水除去，裝置A中的氫氧化鈉溶液用于除去二氧化碳?xì)怏w，裝置B中的濃硫酸用于干燥一氧化碳?xì)怏w，
故答案為：除去混合氣體中的CO₂；除去混合氣體中的H₂O；
②加熱完全反應(yīng)后得到固體的質(zhì)量為8.4g為鐵的質(zhì)量，裝置D增重8.4g為二氧化碳和水的質(zhì)量，再經(jīng)過樣品的總質(zhì)量可以計(jì)算出鐵銹組成，
故答案為：能；
③一氧化碳有毒，不能排放到空氣中，所以應(yīng)該增加尾氣處理裝置，
故答案為：缺少尾氣處理裝置；
（2）Fe²⁺具有還原性，能使高錳酸鉀溶液褪色，據(jù)此可以檢驗(yàn)亞鐵離子，實(shí)驗(yàn)操作為取適量溶液于潔凈試管中，滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，充分反應(yīng)后，溶液紫色褪去，證明含有Fe²⁺，否則不含F(xiàn)e²⁺，
故答案為：取適量溶液于潔凈試管中，滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，充分反應(yīng)后，溶液紫色褪去，證明含有Fe²⁺，否則不含F(xiàn)e²⁺；
（3）濃硫酸吸收水，堿石灰吸收水和二氧化碳．取銹鐵樣品12.6g置于裝置D的硬質(zhì)玻璃管中，加熱一段時(shí)間至完全反應(yīng)后得到固體的質(zhì)量為8.4g，裝置E增重8.4g．若將裝置E換成裝濃硫酸的洗氣瓶F，重新按上述樣品的用量和操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若完全反應(yīng)后得到固體的質(zhì)量仍為8.4g，而裝置F增重1.8g．所以水的質(zhì)量為1.8g，二氧化碳的質(zhì)量為8.4g-1.8g=6.6g，設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為y，
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                132
y                   6.6g
$\frac{160}{y}$=$\frac{132}{6.6}$，
y=8g
則氧化鐵和水的分子個(gè)數(shù)比=$\frac{8g}{160}$：$\frac{1.8g}{18}$=1：2，所以x=2；
樣品中鐵的質(zhì)量為：12.6g-（8g+1.8g）=2.8g，所以樣品中鐵單質(zhì)和Fe₂O₃•xH₂O的質(zhì)量比為：2.8g：（8g+1.8g）=2：7，
故答案為：2；2：7．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成及測(cè)量物質(zhì)含量的方法、鐵的氧化物的性質(zhì)等，題目難度中等，注意掌握探究物質(zhì)組成、測(cè)量物質(zhì)含量常用方法，（3）為本題的易錯(cuò)點(diǎn)．