Question

【題目】為確定用以上方法制得的四氧化三鐵中可能含有的雜質(zhì)，同學(xué)們又進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)探究。

[查閱資料]

資料一：難溶性堿受熱時(shí)能分解產(chǎn)生金屬氧化物和水(反應(yīng)中各種元素的化合價(jià)不變)；

資料二：氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)是隨溫度升高而逐步進(jìn)行的，先生成四氧化三鐵，再生成氧化亞鐵(黑色)，最后生成鐵。

[提出猜想]

四氧化三鐵中可能含有的雜質(zhì)是氧化鐵和氧化亞鐵中的一種或兩種。

[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]

同學(xué)們稱取了23.28 g該四氧化三鐵樣品進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：

[實(shí)驗(yàn)分析]

因探究思路不同，興趣小組分成甲、乙兩小組。

甲組：

(1)該組同學(xué)欲通過B裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化來計(jì)算確認(rèn)該四氧化三鐵樣品中的雜質(zhì)，B中的最佳試劑是___(填序號(hào))。

①澄清石灰水�、跉溲趸�鈉濃溶液　③稀鹽酸　�、芩�

(2)上述實(shí)驗(yàn)過程中，一氧化碳?xì)怏w除作為反應(yīng)物外，還能起到的作用是：①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；②停止加熱后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；③____。

(3)乙組同學(xué)認(rèn)為B裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差會(huì)偏小而影響計(jì)算、分析，你認(rèn)為他們的理由是____。

乙組：利用儀器測定并繪制成反應(yīng)過程中A裝置中玻璃管內(nèi)的固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線(如圖)：

(1)寫出BC段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。

(2)通過計(jì)算確定：該四氧化三鐵樣品中含有的雜質(zhì)是_____，其中含四氧化三鐵的質(zhì)量是__g。(不需要寫過程)

Answer 1

【答案】② 將裝置中的二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中 一氧化碳從B中溶液里逸出時(shí)會(huì)帶出部分水蒸氣 Fe3O4＋CO3FeO＋CO2 氧化鐵 20.88 g

【解析】

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募把b置圖分析裝置中應(yīng)該選用的試劑；根據(jù)CO的性質(zhì)及在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的作用分析解答；根據(jù)題給信息分析中可能產(chǎn)物結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析各步反應(yīng)；根據(jù)圖示數(shù)據(jù)及各組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算分析樣品可能雜質(zhì)及含量。

甲組：（1）氫氧化鈣的溶解性很小，不能保證把生成的二氧化碳全部吸收；二氧化碳溶解水的能力也不大，不能保證把生成的二氧化碳全部吸收；稀鹽酸和二氧化碳不反應(yīng)；只有氫氧化鈉溶液保證把生成的二氧化碳全部吸收，故選用氫氧化鈉濃溶液，故答案為：②；

（2）上述實(shí)驗(yàn)過程中，一氧化碳?xì)怏w除作為反應(yīng)物外，還能起到的作用是：

①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；

②停止加熱后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；

③將裝置中的二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中；

故答案為：將裝置中的二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中；

（3）一氧化碳從B中溶液里逸出時(shí)會(huì)帶出部分水蒸氣，使B增重的質(zhì)量偏小，從而影響計(jì)算樣品中雜質(zhì)的質(zhì)量，故答案為一氧化碳從B中溶液里逸出時(shí)會(huì)帶出部分水蒸氣；

乙組：（1）根據(jù)資料二：氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)是隨溫度升高而逐步進(jìn)行的，先生成四氧化三鐵，再生成氧化亞鐵(黑色)，最后生成鐵分析知：AB段先生成四氧化三鐵，BC段生成氧化亞鐵，CD段生成鐵，所以BC段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe3O4＋CO3FeO＋CO2；

（2）到700 ℃時(shí)只剩下鐵，即此時(shí)氧化鐵被一氧化碳還原為鐵單質(zhì)，混合物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝ =72.16%，四氧化三鐵鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝＝72.4%；氧化亞鐵鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝≈77.8%；氧化鐵鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝=70%，所以該四氧化三鐵樣品中含有的雜質(zhì)是氧化鐵；設(shè)混合物中含四氧化三鐵的質(zhì)量為x，則，x＝20.88g，故答案為：氧化鐵；20.88 g。