Question

14．某�；瘜W(xué)課外興趣小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)課上展示了一套如右圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（假設(shè)每步化學(xué)反應(yīng)都完全，氧化鐵樣品中的雜質(zhì)不參加反應(yīng)）．

查閱資料：草酸在濃硫酸存在時(shí)加熱發(fā)生如下反應(yīng)：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CO↑+CO₂+H₂O
通過(guò)討論，同學(xué)們對(duì)這套裝置有了多種認(rèn)識(shí)．
（1）第一小組同學(xué)說(shuō)：從實(shí)驗(yàn)安全和實(shí)驗(yàn)操作程序看，首先要檢查裝置的氣密性，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先加熱A（填A(yù)或D）處，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先 （填先或后）停止D處的加熱；從環(huán)保的角度講，在E裝置后還應(yīng)對(duì)尾氣進(jìn)行處理，其方法是：點(diǎn)燃或用氣球收集．
（2）第二小組的同學(xué)說(shuō)：用該實(shí)驗(yàn)裝置可以檢驗(yàn)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的產(chǎn)物，其中B裝置的作用除去CO₂；E裝置的作用檢驗(yàn)CO與Fe₂O₃反應(yīng)生成的二氧化碳；一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）第三小組的同學(xué)說(shuō)：利用這套裝置還可以測(cè)定氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．他們的測(cè)定方法是：稱(chēng)量氧化鐵樣品的質(zhì)量10.0g，樣品與玻璃管的總質(zhì)量為60.0g，完全反應(yīng)并冷卻后再稱(chēng)量玻璃管與剩余固體的總質(zhì)量為57.6g．計(jì)算實(shí)驗(yàn)測(cè)得氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．
（4）第四小組同學(xué)說(shuō)：利用這套裝置還有另外測(cè)定樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法：先稱(chēng)量氧化鐵樣品的質(zhì)量，再分別稱(chēng)量E裝置在反應(yīng)前后的總質(zhì)量，即可計(jì)算求得樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．但按此方法實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果卻偏大，分析造成偏大的原因可能是原裝置中空氣含有的二氧化碳被E裝置吸收．

Answer 1

分析 本題是在原有一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增加了制取純凈的一氧化碳的實(shí)驗(yàn)，由題中信息，草酸分解后得到的一氧化碳中混有二氧化碳和水蒸氣，因此要預(yù)先除掉二氧化碳．氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)消耗二氧化碳，濃硫酸具有吸水性除去水分．產(chǎn)生的二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，過(guò)程中可能一氧化碳過(guò)多，必須對(duì)尾氣進(jìn)行處理．（3）中氧化鐵還原為鐵，質(zhì)量減輕，運(yùn)用差量法可求出氧化鐵的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式求算．

解答 解：（1）從實(shí)驗(yàn)安全和實(shí)驗(yàn)操作程序看，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先加熱 A處，防止發(fā)生爆炸，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)后停止加熱A處；一氧化碳有毒，過(guò)程中可能一氧化碳過(guò)多，必須對(duì)尾氣進(jìn)行處理，可采取點(diǎn)燃或用氣球收集的方法．
（2）B裝置內(nèi)是氫氧化鈉能吸收產(chǎn)生的二氧化碳，E裝置則是吸收并檢驗(yàn)二氧化碳的存在，D裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
（3）原有樣品為氧化鐵（10g），反應(yīng)后為剩余固體為（7.6g），減少的質(zhì)量為2.4g，實(shí)質(zhì)就是氧元素的質(zhì)量，運(yùn)用差量法解題
設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為X
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe△m
     160           112      48
      X                 （10-7.6）g
則 $\frac{160}{48}$=$\frac{x}{2.4g}$，
解得X=8g
故氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%
（4）E裝置在反應(yīng)后增加的質(zhì)量是反應(yīng)中生成的二氧化碳的質(zhì)量，如果B裝置吸收CO₂不充分或E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進(jìn)入的干擾，就會(huì)使二氧化碳的質(zhì)量增大，實(shí)際測(cè)定結(jié)果就會(huì)偏大：
故答案為：
（1）A；先；點(diǎn)燃或用氣球收集；
（2）除去CO₂；檢驗(yàn)CO與Fe₂O₃反應(yīng)生成的二氧化碳；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；     
（3）80%；        
（4）B裝置吸收CO₂不充分；E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進(jìn)入的干擾（給出一條合理答案即可）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了一氧化碳還原氧化鐵的反應(yīng)原理、步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、尾氣處理以及應(yīng)用．要注意有毒氣體不能隨意排放，必須經(jīng)過(guò)處理后變成無(wú)害物質(zhì)再排放．