Question

4．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量分數(shù)，興趣小組的同學進行了如下實驗，請你參與過程分析．
【資料1】草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃H₂SO₄作用下受熱分解，化學方程式為：
H₂C₂O₄•3H₂O$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$ CO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取氣體的裝置是d（填字母編號）．

【問題討論】用圖所示裝置進行實驗：

（2）實驗前應先檢查裝置氣密性．
（3）進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是c、a（填字母編號）．
a．濃硫酸       b．澄清的石灰水      c．氫氧化鈉溶液
（4）B裝置的作用是檢驗二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收．
（5）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加熱前排出裝置中的空氣，避免發(fā)生安全事故． ②停止加熱后使反應生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
（6）寫出D裝置中所發(fā)生反應的一個化學方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，或FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂，或Fe₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
【數(shù)據(jù)分析與計算】【資料2】鐵的常見氧化物中鐵的質量分數(shù)：

鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
鐵的質量分數(shù)	77.8%	70.0%	72.4%

（7）稱取鐵紅樣品10.0g，用上述裝置進行實驗，測定鐵紅中鐵的質量分數(shù)．
①D中充分反應后得到Fe粉的質量為m g，則14.0＜m＜15.56．
②實驗前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質量分數(shù)是76%．
【實驗評價】
反思1：本實驗中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測得樣品中鐵的質量分數(shù)會偏�。ㄌ睢捌�小”、“不變”或“偏大”）．
反思2：請指出【問題討論】中實驗裝置的一個明顯缺陷沒有處理尾氣 ．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)草酸分解的條件可以判斷制取氣體的裝置；
（2）要熟悉各種儀器的名稱、用途和使用方法；
（3）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳，濃硫酸能夠吸收水蒸氣；
（4）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
（5）一氧化碳和空氣或氧氣混合達到一定程度時，遇明火或加熱會發(fā)生爆炸；
（6）高溫條件下，一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，和氧化亞鐵反應生成鐵和二氧化碳，和四氧化三鐵反應生成鐵和二氧化碳；
（7）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算鐵的質量范圍；
根據(jù)反應生成二氧化碳的質量可以計算則此鐵紅中鐵的質量分數(shù)；
堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境．

解答 解：（1）草酸分解需要濃硫酸參加，并且需要加熱，應該用d裝置作為發(fā)生裝置．
故填：d．
（2）實驗前應先檢查裝置氣密性．
故填：檢查裝置氣密性．
（3）進入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、濃硫酸，分別用來吸收二氧化碳和水蒸氣．
 故填：c；a．
（4）B裝置的作用是檢驗二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收．
故填：檢驗二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收．
（5）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：排出裝置中的空氣，避免發(fā)生安全事故，使反應生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
故填：排出裝置中的空氣，避免發(fā)生安全事故；使反應生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
（6）高溫條件下，一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，和氧化亞鐵反應生成鐵和二氧化碳，和四氧化三鐵反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，F(xiàn)eO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂，F(xiàn)e₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，或FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂，或Fe₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
（7）①鐵粉質量最大為：10.0g×77.8%=7.78g，最小為：10.0g×70.0%=7.0g，因此D中充分反應后得到Fe粉的質量為mg時，則7.0＜m＜7.78．
故填：7.0；7.78．
②實驗前后稱得E裝置增重6.6g，說明反應生成了6.6g二氧化碳，6.6g二氧化碳最大氧元素一半來自于鐵紅，鐵紅中的氧元素質量為：6.6g×$\frac{32}{44}$×100%÷2=2.4g，
則此鐵紅中鐵的質量分數(shù)是：$\frac{10.0g-2.4g}{10.0g}$×100%=76%，
故填：76%．
【實驗評價】
反思1：本實驗中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），部分水蒸氣會進入E裝置中，導致測定的二氧化碳質量偏大，從而導致測得樣品中鐵的質量分數(shù)偏�。�
故填：偏�。�
反思2：【問題討論】中實驗裝置的一個明顯缺陷沒有處理尾氣，會導致一氧化碳進入空氣中污染環(huán)境．
故填：沒有處理尾氣．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．