Question

【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)定鐵紅中鐵元素的質(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(guò)程分析。

［資料1］堿石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳；濃硫酸可以吸收水蒸氣；

［資料2］實(shí)驗(yàn)室常用氫氧化鈉溶液來(lái)除去CO2 反應(yīng)生成碳酸鈉和水；用澄清的石灰水

來(lái)檢驗(yàn)CO2氣體；

［資料3］草酸晶體（H2C2O4·3H2O）在濃H2SO4作用下受熱分解，化學(xué)方程式為：

H2C2O4·3H2OCO2↑+ CO↑+ 4H2O

（1）下列可用作草酸分解制取氣體的裝置是 （填字母編號(hào)）。

【問(wèn)題討論】用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

A B C D E F

（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先 。

（3）進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是 、 （填字母編號(hào)）。

a．濃硫酸 b．澄清的石灰水 c．氫氧化鈉溶液

（4）寫(xiě)出A裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式 。

（5）B裝置的作用是 。

（6）對(duì)D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過(guò)量的CO，其作用分別是：

①加熱前 。 ②停止加熱后 。

（7）寫(xiě)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)分析與計(jì)算】

［資料4］鐵的常見(jiàn)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％

（8）稱(chēng)取鐵紅樣品10.0 g，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)。

① D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為m g，則 ＜ m ＜ 。

② 實(shí)驗(yàn)前后稱(chēng)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(wèn)題討論】中實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷 。

Answer 1

【答案】（1）d（2）檢查裝置的氣密性（3）ca（4）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O（5）驗(yàn)證CO2已除盡（6）①將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸（或以免產(chǎn)生測(cè)定誤差）②驅(qū)趕裝置中滯留的CO2，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收（或防止空氣進(jìn)入，鐵被氧化）（7）Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO2（8）①7.0；7.78②76.0%（76%）反思1：偏小

反思2：缺少尾氣處理裝置（意思相近均給分）或未檢驗(yàn)水是否除盡

【解析】

試題分析：可用作草酸分解制取氣體的裝置是ｄ，因?yàn)檫^(guò)程中需要加熱，同時(shí)濃硫酸做催化劑，試管不能向下傾斜，所以裝置為ｄ，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性，進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是氫氧化鈉溶液和濃硫酸，先用氫氧化鈉溶液將二氧化碳吸收掉，然后濃硫酸將水分完全吸收，二者順序不能顛倒，否則會(huì)使得水分不能完全吸收；A裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；B裝置的作用是驗(yàn)證CO2是否除盡，對(duì)D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過(guò)量的CO，其作用分別是：①加熱前通入一氧化碳目的是將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸。②停止加熱后繼續(xù)通入一氧化碳目的是防止空氣進(jìn)入，鐵被氧化或者驅(qū)趕裝置中滯留的CO2，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收。D裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)化學(xué)方程式Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO2；根據(jù)表格看：如果是含鐵量最高的氧化亞鐵的話(huà)，最后得到的鐵的質(zhì)量為7.78克，而如果是含鐵最低的氧化鐵，最后得到的鐵的質(zhì)量=7.0克；所以7.0克＜m＜7.78克；E裝置增重6.6克，說(shuō)明產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量為6.6克，其中的氧元素一半來(lái)自鐵的氧化物，所以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%；實(shí)驗(yàn)反思：本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置，水蒸氣會(huì)通過(guò)，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��；實(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：偏小；缺少尾氣處理裝置．