【題目】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)你參與過程分析.

資料1:草酸晶體(H2C2O43H2O)在濃H2SO4作用下受熱分解,化學(xué)方程式為:H2C2O43H2O CO2 + CO↑ + 4H2O

資料2:濃硫酸具有吸水性;氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳;堿石灰固體既能吸水又能吸收二氧化碳;CO能將FeO、Fe2O3、Fe3O4還原成鐵.

(1)下列可用作草酸分解制取氣體的裝置如圖1是 (填字母編號(hào)).

問題討論:用如圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

(2)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先

(3)B裝置的作用是

(4)對(duì)D裝置加熱前和停止加熱后,都要通入過量的CO,其中加熱前作用是:

(5)寫出D裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)化學(xué)方程式

數(shù)據(jù)分析:資料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%

(6)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

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

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) (填“偏小”、“不變”或“偏大”).

反思2:請(qǐng)指出 問題討論中實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷

拓展探究:用100t含氧化鐵80%的赤鐵礦石理論上可冶煉出含鐵98%的生鐵多少噸?(結(jié)果保留1為小數(shù))

【答案】(1)d;

(2)檢查裝置的氣密性;

(3)驗(yàn)證二氧化碳已除盡;

(4)將裝置中的空氣排出,防止發(fā)生爆炸.(合理即可)

(5)3CO+Fe2O32Fe+3CO2,(一氧化碳與FeO、Fe3O4也可以)

(6)①7.0<m<7.78;②76.0%

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】。蝗鄙傥矚馓幚硌b置;

【拓展探究】可煉出含鐵98%的生鐵57.1t.

【解析】(1)草酸晶體(H2C2O43H2O)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)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;

(4)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:將裝置中的空氣排出,防止發(fā)生爆炸.(合理即可)

(5)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+Fe2O32Fe+3CO2,(一氧化碳與FeO、Fe3O4也可以)

(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×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×=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?jǐn)?shù)=×100%=76.0%;故答案為:①7.0<m<7.78;②76.0%

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置,水蒸氣會(huì)通過,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;

【拓展探究】設(shè)理論上可以煉出含鐵98%的生鐵的質(zhì)量為x.

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

160 112

100t×80% 98%x

解得:x≈57.1t

答:可煉出含鐵98%的生鐵57.1t.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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