Question

13．實驗室有一包暗紅色粉末樣品可能是MgCO₃、Fe₂O₃和FeO的混合物．經(jīng)測定后，結(jié)論是不存在FeO．

I．某學生想自己設計實驗方案，以證明樣品中確實沒有FeO．除樣品外，實驗室只提供以下試劑：KMnO₄溶液、稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、NaOH溶液，請你描述實驗操作的步驟、實驗現(xiàn)象和結(jié)論：取少量樣品溶于試管中，配成溶液后，再滴入幾滴稀硫酸和幾滴KMnO₄溶液，只要溶液不褪色或不變淺，即說明樣品中無FeO．
Ⅱ．測定混合物中Fe₂O₃的含量
實驗室可用多種方法測定上述樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)，某同學準備用如圖所示各儀器 按一定順序連接成一套完整的裝置進行實驗，以測定Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)．
請回答下列問題：
（1）盛裝鹽酸的儀器的名稱是分液漏斗，裝置的連接順序是B→D→A→C（填圖中序號字母，各儀器只能選用一次）．
（2）實驗過程中需要持續(xù)通入空氣，其作用除可以起到“攪拌”A、D中反應物以實現(xiàn)充分反應外，還有一個重要作用是將反應產(chǎn)生的CO₂氣體盡可能徹底的趕入裝置A中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收．
（3）為提高測定的準確度，在B中最應加入的物質(zhì)是下列各項中的d（填序號）．
a．飽和NaHCO₃溶液  b．蒸餾水c．濃硫酸   d．NaOH溶液
（4）在進行實驗方案評價時，有同學認為不必測定A中沉淀的質(zhì)量，而只要測出裝置A在吸收反應產(chǎn)生的氣體前后的質(zhì)量差，就能完成實驗要求．實驗證明，若用此法測得Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 Ⅰ．若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亞鐵離子，則具有還原性，而給出的試劑中KMnO₄溶液具有強氧化性，可利用KMnO₄溶液褪色來證明；根據(jù)檢驗方法寫出實驗操作時的步驟、實驗現(xiàn)象和結(jié)論；
Ⅱ．（1）盛放鹽酸的儀器為分液漏斗；先分析實驗方案，利用裝置B除去空氣中的二氧化碳，然后用空氣將裝置D產(chǎn)生的二氧化碳完全趕到裝置A中，為了避免空氣中水和二氧化碳干擾，裝置A需要連接吸收二氧化碳和水的裝置，據(jù)此對裝置進行排序；
（2）根據(jù)通入空氣還可以將碳酸鈣與鹽酸反應生成的二氧化碳驅(qū)趕到裝置B中分析；
（3）空氣中含有二氧化碳，會影響實驗測定，需要用氫氧化鈉溶液吸收；
（4）由于反應生成的二氧化碳中含有雜質(zhì)氯化氫和水，導致測定的裝置A的質(zhì)量差增大，測定碳酸鈣質(zhì)量偏大，氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)偏低．

解答 解：Ⅰ．若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亞鐵離子，則具有還原性，而給出的試劑中KMnO₄溶液具有強氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，
則選擇試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液；實驗操作時的步驟、實驗現(xiàn)象和結(jié)論為：取少量樣品溶于試管中，配成溶液后，再滴入幾滴稀硫酸和幾滴KMnO₄溶液，只要溶液不褪色或不變淺，即說明樣品中無FeO，
故答案為：取少量樣品溶于試管中，配成溶液后，再滴入幾滴稀硫酸和幾滴KMnO₄溶液，只要溶液不褪色或不變淺，即說明樣品中無FeO；
Ⅱ．（1）根據(jù)圖示可知，盛放鹽酸的裝置為分液漏斗；測定樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)，先根據(jù)碳酸鈣產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量計算出碳酸鈣的質(zhì)量，再根據(jù)樣品質(zhì)量計算出氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，儀器連接順序為：先將空氣通入盛有氫氧化鈉溶液的裝置B，以便除去空氣中的二氧化碳，然后利用空氣將裝置D中產(chǎn)生的二氧化碳驅(qū)趕到裝置A，利用二氧化碳與氫氧化鋇生成的碳酸鋇沉淀的質(zhì)量計算出碳酸鈣的質(zhì)量，由于空氣中的二氧化碳、水蒸氣影響測定結(jié)果，需要在裝置A后連接一個吸收二氧化碳、水蒸氣的裝置C，所以裝置連接順序為：BDAC，
故答案為：分液漏斗；B；D；A；C；
（2）實驗過程中需要持續(xù)通入空氣，其作用除可以起到“攪拌”A、D中反應物達到充分反應外，還可以使反應生成的二氧化碳盡可能徹底的趕入裝置A中，使反應生成的二氧化碳能夠被氫氧化鋇溶液完全吸收，
故答案為：將反應產(chǎn)生的CO₂氣體盡可能徹底的趕入裝置A中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
（3）空氣中含有二氧化碳，會影響實驗測定，而裝置B中應該盛放氫氧化鈉溶液，從而吸收空氣中的二氧化碳，避免空氣中的二氧化碳影響測定結(jié)果，故d正確，
故答案為：d；
（4）由于裝置D生成的二氧化碳中混有氯化氫和水，導致裝置A在吸收反應產(chǎn)生的氣體前后的質(zhì)量差偏大，測定的二氧化碳的質(zhì)量偏大，碳酸鈣的質(zhì)量會偏大，樣品中氧化鐵的質(zhì)量偏小，氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)會偏低，
故答案為：偏低．

點評 本題考查了測定物質(zhì)的組成的方法，題目難度中等，明確亞鐵離子具有還原性是檢驗氧化亞鐵存在的關(guān)鍵，注意根據(jù)實驗現(xiàn)象和結(jié)論的關(guān)系來解答，本題在注重對學生基礎知識訓練和檢驗的同時，側(cè)重對學生實驗答題能力的培養(yǎng)和方法與技巧的指導和訓練，有利于提高學生的實驗設計能力和應試能力．