Question

已知木炭粉和Fe₂O₃反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Fe₂O₃+3C

高溫  .

4Fe+CO₂↑，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明氧化鐵中含有氧元素，并測(cè)定氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖．
（1）實(shí)驗(yàn)前，首先要進(jìn)行的操作是

先通氮?dú)廒s走裝置中殘余的空氣

．
（2）實(shí)驗(yàn)中，盛放澄清石灰水的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象是

澄清石灰水變渾濁

，原因是

反應(yīng)生成了大量的二氧化碳

．
（3）實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的N₂，寫(xiě)出不用空氣的理由：
①

混有氧氣．若碰到可燃性氣體會(huì)發(fā)生爆炸，有危險(xiǎn)

；
②

空氣中含有很多含氧元素的物質(zhì)，這樣會(huì)干擾對(duì)氧化鐵中氧元素含量的判斷

；
也不能用潮濕的氮?dú)�，原因�?!--BA-->

影響氧化鐵中氧元素含量的測(cè)定

．
（4）如用3.2g氧化鐵與碳充分反應(yīng)，測(cè)得澄清石灰水增重1.32g，則氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

30%

．

Answer 1

分析：（1）本題的要求要從實(shí)驗(yàn)?zāi)康目紤]；
（2）欲正確解答本題，須知二氧化碳和石灰水反應(yīng)的情況，以及生成物的性質(zhì)；
（3）本題需從實(shí)驗(yàn)的要求和注意事項(xiàng)方面考慮；
（4）石灰水增加的質(zhì)量即為生成的CO₂的質(zhì)量，由方程式3C+2Fe₂O₃

高溫  .

4Fe+3CO₂↑可知，氧化鐵中氧元素的質(zhì)量即為生成的CO₂中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算即可．

解答：解：（1）空氣中的氧氣能夠和碳發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳等物質(zhì)，為了防止干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)論，所應(yīng)該通入氮?dú)�，趕盡管內(nèi)空氣，然后在加熱．
（2）因?yàn)槟咎糠酆脱趸�鐵反應(yīng)后生成的二氧化碳?xì)怏w通入澄清石灰水的燒杯中，和石灰水發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀，所以可以觀察到澄清的石灰水變渾濁．
（3）因?yàn)榭諝庵泻�有二氧化碳和氧氣，可能使反�?yīng)物和生成物的質(zhì)量增加而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確．
實(shí)驗(yàn)中也不能用潮濕的氮?dú)獾脑�因是：用潮濕的氮�(dú)鈺?huì)使熱的試管炸裂，同時(shí)在高溫下水也能和碳反應(yīng)，導(dǎo)致木炭不僅和氧化鐵反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大．
（4）石灰水增加的質(zhì)量即為生成的CO₂的質(zhì)量，由方程式3C+2Fe₂O₃

高溫  .

4Fe+3CO₂↑可知，氧化鐵中氧元素的質(zhì)量即為生成的CO₂中氧元素的質(zhì)量，CO₂中氧元素的質(zhì)量為1.32g×

16×2

12+16×2

×100%=0.96g，故氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

0.96g

3.2g

×100%=30%．
故答案為：（1）先通氮?dú)廒s走裝置中殘余的空氣；
（2）澄清石灰水變渾濁；反應(yīng)生成了大量的二氧化碳；
（3）①混有氧氣．若碰到可燃性氣體會(huì)發(fā)生爆炸，有危險(xiǎn)；
②空氣中含有很多含氧元素的物質(zhì)，這樣會(huì)干擾對(duì)氧化鐵中氧元素含量的判斷；影響氧化鐵中氧元素含量的測(cè)定；
（4）30%．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的要求和注意事項(xiàng)的掌握情況以及運(yùn)用元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式進(jìn)行計(jì)算的能力．