Question

2．鐵銹組分的確定．
某鐵銹成分為Fe₂O₃•xH₂O和FeCO₃．為確定其組成，興趣小組稱取此鐵銹樣品22.52g，在科研人員的指導(dǎo)下用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

【查閱資料】①Fe₂O₃•xH₂O溫度為110℃，F(xiàn)eCO₃在282℃分解為FeO和CO₂．
②溫度高于500℃時(shí)鐵的氧化物才能被CO還原．
（1）裝配好實(shí)驗(yàn)裝置后，首先要檢查裝置氣密性．
（2）裝置A中的反應(yīng)為：H₂C₂O₄（草酸）$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CO↑+CO₂↑+H₂O．通過(guò)B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應(yīng)盛放c（選填序號(hào)）．
a．濃硫酸　  　b．澄清的石灰水　　　c．氫氧化鈉溶液
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先點(diǎn)燃A處的酒精燈后開(kāi)啟控溫電加熱器的目的是排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸，尾氣處理的方法是點(diǎn)燃，或利用塑料袋收集起來(lái)．
（4）現(xiàn)控制D裝置中的溫度為300℃對(duì)鐵銹進(jìn)行熱分解，直至D裝置中剩余固體質(zhì)量不再變化為止，冷卻后裝置E增重3.6g，裝置F增重1.32g．
則樣品中FeCO₃的質(zhì)量=3.48g，x=2．
（5）若缺少G裝置，測(cè)得的FeCO₃的質(zhì)量偏大（選填“偏大”、“偏小”、“不變”，下同），x的值會(huì)偏大．
（6）已知CO還原Fe₂O₃的固體殘留率（固體樣品剩余質(zhì)量/固體樣品的起始質(zhì)量×100%）隨溫度的變化如圖所示，圖中B點(diǎn)固體的成份為Fe₃O₄（填化學(xué)式），CD段的化學(xué)式方程式為FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂．

Answer 1

分析 （1）要熟悉各種儀器的名稱、用途和使用方法； 
（2）氫氧化鈉能夠吸收二氧化碳；
（3）一氧化碳和空氣混合達(dá)到一定程度時(shí)遇明火會(huì)發(fā)生爆炸；
一氧化碳有毒，燃燒生成二氧化碳；
（4）濃硫酸能夠吸收水蒸氣，堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
（5）空氣中含有水蒸氣和二氧化碳；
（6）根據(jù)圖中提供的信息可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算和判斷．

解答 解：（1）裝配好實(shí)驗(yàn)裝置后，首先要檢查裝置氣密性．
故填：檢查裝置氣密性．
（2）通過(guò)B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應(yīng)盛放氫氧化鈉溶液，C中應(yīng)該放濃硫酸．
故填：c．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先點(diǎn)燃A處的酒精燈后開(kāi)啟控溫電加熱器的目的是排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸，尾氣處理的方法是點(diǎn)燃，或利用塑料袋收集起來(lái)．
故填：排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸；點(diǎn)燃，或利用塑料袋收集起來(lái)．
（4）設(shè)碳酸亞鐵質(zhì)量為m，
裝置F增重1.32g，說(shuō)明碳酸亞鐵分解生成了1.32g二氧化碳，裝置E增重3.6g，說(shuō)明鐵銹中的結(jié)晶水的質(zhì)量是3.6g，
FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，
116                     44
m                      1.32g
$\frac{116}{m}$=$\frac{44}{1.32g}$，
m=3.48g，
Fe₂O₃•xH₂O的質(zhì)量為：22.52g-3.48g=19.04g，
根據(jù)題意有：Fe₂O₃•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+xH₂O，
                      160+18x                       18x
                        19.04g                       3.6g
$\frac{160+18x}{19.04g}$=$\frac{18x}{3.6g}$，
x=2，
故填：3.48；2．
（5）若缺少G裝置，空氣中的水蒸氣和二氧化碳能被F裝置吸收，導(dǎo)致二氧化碳質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致測(cè)得的FeCO₃的質(zhì)量偏大；
FeCO₃的質(zhì)量偏大，能夠?qū)е翭e₂O₃•xH₂O質(zhì)量偏小，從而導(dǎo)致x的值會(huì)偏大．
故填：偏大；偏大．
（6）假設(shè)氧化鐵的質(zhì)量是100g，
氧化鐵中鐵元素質(zhì)量為：100g×$\frac{112}{160}$×100%=70g，氧元素質(zhì)量為：100g-70g=30g，
AB段中，一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成二氧化碳和鐵的氧化物，B點(diǎn)時(shí)固體減少的質(zhì)量即為氧化鐵中氧元素?fù)p失的質(zhì)量，減少的氧元素質(zhì)量為：100g-96.67g=3.33g，
設(shè)B點(diǎn)時(shí)固體的化學(xué)式為Fe_zO_y，
根據(jù)題意有：$\frac{56z}{16y}$=$\frac{70g}{30g-3.33g}$，
$\frac{z}{y}$=$\frac{3}{4}$，
因此圖中B點(diǎn)固體的成份為Fe₃O₄；
C點(diǎn)時(shí)減少的氧元素質(zhì)量為：100g-90g=10g，
設(shè)C點(diǎn)固體的成份的化學(xué)式為Fe_nO_p，
根據(jù)題意有：$\frac{56n}{16p}$=$\frac{70g}{30g-10g}$，
$\frac{n}{p}$=$\frac{1}{1}$，
因此圖中C點(diǎn)固體的成份為FeO，
CD段的化學(xué)式方程式為：FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂．
故填：Fe₃O₄；FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．