Question

某同學為測定12g含雜質(zhì)的氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，利用稀硫酸和鋅粒制取氫氣，設計了下圖所示的裝置，進行有關的實驗探究（提示：3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O雜質(zhì)不參加反應，假定每步均完全反應或吸收）．請回答有關問題：
得到如下數(shù)據(jù)：

裝置	B	C
反應前質(zhì)量	86.3g	284.2g
反應后質(zhì)量	83.9g	286.9g

（1）請計算樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．（寫出計算步驟，計算結(jié)果精確到0．l%）
（2）該實驗還可測定組成水的各元素之間的質(zhì)量關系，請用表中實驗數(shù)據(jù)列式表示出水中氫、氧元素的質(zhì)量比為______（不用化簡）；若玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，則求得水中氫、氧元素的質(zhì)量比會______（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）C裝置為濃硫酸，吸收反應生成的水，故C裝置增加的重量就是生成的水的質(zhì)量，然后根據(jù)化學方程式，根據(jù)水的質(zhì)量求出氧化鐵的質(zhì)量，然后計算出氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．
（2）根據(jù)B裝置中減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，又根據(jù)C裝置中增加的質(zhì)量為水的質(zhì)量，水由氫元素和氧元素組成，故水的質(zhì)量減去氧元素的質(zhì)量就是氫元素的質(zhì)量，故而可求出氫氧元素的質(zhì)量比．物質(zhì)的組成是一定的，水中氫氧元素的質(zhì)量比是一定的，故即使玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，水中氫氧元素的質(zhì)量比是不變的．
解答：解：（1）生成水的質(zhì)量為286.9g-284.2g=2.7g
設樣品中氧化鐵的質(zhì)量為X
3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O
     160           3×18
      x             2.7g

x=8g
樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為：×100%≈66.7%
答：樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為66.7%
（2）根據(jù)B裝置中減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，即86.3g-83.9g，又根據(jù)C裝置中增加的質(zhì)量為水的質(zhì)量，水由氫元素和氧元素組成，故水的質(zhì)量減去氧元素的質(zhì)量就是氫元素的質(zhì)量，即（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g），故氫元素和氧元素的質(zhì)量比為：【（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g）】：（86.3g-83.9g）；
因為物質(zhì)的組成是一定的，水中氫氧元素的質(zhì)量比是一定的，故即使玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，水中氫氧元素的質(zhì)量比是不變的．
故答案為：（1）樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為66.7%．
（2）【（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g）】：（86.3g-83.9g）；不變；
點評：根據(jù)所給的實驗數(shù)據(jù)分析，B裝置減少的質(zhì)量是氧元素的質(zhì)量，C裝置增加的質(zhì)量是反應生成的水的質(zhì)量，這是解決本題的關鍵．