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：

H2C2O43H2OCO2↑+CO↑+4H2O

（問題討論）用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性。

（2）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）

a．濃硫酸 b．澄清的石灰水 c．氫氧化鈉溶液

（3）B裝置的作用是_____。

（4）對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：

①加熱前將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸

②停止加熱后_____。

（數(shù)據(jù)分析與計(jì)算）

（資料2）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%

（5）稱取鐵紅樣品10.0g用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

①D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為mg，則m的取值范圍是_____。

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_____。（計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）

（實(shí)驗(yàn)評價(jià)）

（6）本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會_____（填“偏小”、“不變”或“偏大”）。

Answer 1

【答案】c、a 檢驗(yàn)二氧化碳是否被A裝置完全吸收 把反應(yīng)生成的二氧化碳全部排入E裝置中 7.0＜m＜7.78 76.0% 偏小

【解析】

（2）進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則需要除去二氧化碳?xì)怏w和水蒸氣，氫氧化鈉溶液能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，除去二氧化碳，濃硫酸能夠吸收水蒸氣；因此裝置A中的試劑為氫氧化鈉溶液，裝置C中的試劑為濃硫酸；故填字母編號為c、a；

（3）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，用B裝置檢驗(yàn)二氧化碳是否被A裝置完全吸收；

（4）該實(shí)驗(yàn)的目的是為了測定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)合相關(guān)裝置、實(shí)驗(yàn)流程及反應(yīng)原理可知，利用一氧化碳還原鐵的氧化物，生成二氧化碳，通過堿石灰吸收產(chǎn)生的二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量，可以計(jì)算鐵紅中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而計(jì)算出鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，因此對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：加熱前將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸，停止加熱后把反應(yīng)生成的二氧化碳全部排入E裝置中；

（5）根據(jù)表格中提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行計(jì)算：

①D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為mg，鐵存在與三種氧化物中，最大值按FeO中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，最小值按Fe2O3中鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，m的取值范圍是：10.0g×70.0%＜mg＜10.0g×77.8%，即7.0＜m＜7.78；故填7.0＜m＜7.78；

②實(shí)驗(yàn)前后稱得E裝置增重6.6g，說明反應(yīng)生成了6.6g二氧化碳，6.6g二氧化碳中氧元素質(zhì)量為：6.6g××100%＝4.8g，二氧化碳中的氧元素一半來自于鐵的氧化物，因此鐵紅中氧元素質(zhì)量為：4.8g÷2＝2.4g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：×100%＝76.0%，注意計(jì)算結(jié)果精確到0.1%；故填：76.0%；

（6）本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置，有水分進(jìn)入E裝置中，會導(dǎo)致測定的二氧化碳質(zhì)量偏大，計(jì)算時(shí)氧元素質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致測得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會偏��；故填偏小。