Question

【題目】工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe2O3，還含有少量的FeO、Fe3O4．為了測定鐵紅中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，興趣小組的同學(xué)進行了如下實驗，請你參與過程分析．

[資料1]堿石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳；濃硫酸可以吸收水蒸氣；

[資料2]實驗室常用氫氧化鈉溶液來除去CO2 反應(yīng)生成碳酸鈉和水；用澄清的石灰水

來檢驗CO2氣體；

[資料3]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

（1）下列可用作草酸分解制取氣體的裝置是 （填字母編號）．

【問題討論】用下圖所示裝置進行實驗：

（2）實驗前應(yīng)先 ．

（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 、 （填字母編號）．

a．濃硫酸 b．澄清的石灰水 c．氫氧化鈉溶液

（4）寫出A裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式 ．

（5）B裝置的作用是 ．

（6）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 ． ②停止加熱后 ．

（7）寫出D裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個化學(xué)方程式 ．

【數(shù)據(jù)分析與計算】

[資料4]鐵的常見氧化物中鐵的質(zhì)量分數(shù)：

鐵的氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4

鐵的質(zhì)量分數(shù) 77.8% 70.0% 72.4%

（8）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(zhì)量分數(shù)．

①D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為m g，則 ＜m＜ ．

②實驗前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分數(shù)是 ．

【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(zhì)量分數(shù)會 （填“偏小”、“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 ．

Answer 1

【答案】（1）d（2）檢查裝置的氣密性．

（3）c；a（4）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O．

（5）驗證CO2已除盡．

（6）將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸；驅(qū)趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收，同時能夠防止空氣進入，鐵被氧化．

（7）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2．

（8）①7.0；7.78②76.0%．

【實驗評價】偏小；

【問題討論】缺少尾氣處理裝置，或沒有檢驗水是否除盡．

【解析】（1）草酸晶體（H2C2O43H2O）在濃硫酸作用下受熱分解生成一氧化碳等物質(zhì)，因此應(yīng)該用d裝置作為發(fā)生裝置．

（2）實驗前應(yīng)先檢查裝置的氣密性．

（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．

（4）A裝置中，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O．

（5）B裝置的作用是驗證CO2已除盡．

（6）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，驅(qū)趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收，同時能夠防止空氣進入，鐵被氧化．

（7）D裝置中，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，氧化亞鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，四氧化三鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，F(xiàn)eO+COFe+CO2，F(xiàn)e3O4+4CO3Fe+4CO2．

（8）①如果全部是氧化鐵，鐵的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亞鐵，鐵的最大量是10g×77.8%=7.78g．

②由Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，F(xiàn)eO+COFe+CO2，F(xiàn)e3O4+4CO3Fe+4CO2可知，二氧化碳中的氧元素質(zhì)量一半來自于一氧化碳，一半來自于鐵的氧化物，E裝置增重6.6g，說明生成二氧化碳的質(zhì)量是6.6g，6.6g二氧化碳中氧元素的質(zhì)量為：6.6g×3244×100%=4.8g，那么鐵的氧化物中氧元素的質(zhì)量是4.8g÷2=2.4g，

則鐵紅中鐵的質(zhì)量分數(shù)=10g﹣2.4g10g×100%=76.0%，

【實驗評價】

本實驗中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），水蒸氣會進入E裝置中，從而導(dǎo)致二氧化碳的質(zhì)量偏大，鐵的氧化物中氧元素質(zhì)量偏大，鐵元素質(zhì)量偏小，導(dǎo)致測得樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)會偏��；

【問題討論】中實驗裝置的明顯缺陷是缺少尾氣處理裝置，沒有檢驗水是否除盡．

故填：缺少尾氣處理裝置，或沒有檢驗水是否除盡．