Question

【题目】为了测定实验室某生锈铁片中铁元素的质量分数，两位同学分别设计了如下甲、乙两个实验方案。方案甲：称得生锈铁片的质量为 m1g，按图 I 所示装置进行实验。完全反应后，测得室温下产生氢气的体积为 V1L，查得其密度为p1g/L。方案乙：称得生锈铁片的质量为 m2g，先按图Ⅱ所示装置进行实验。当生锈铁片完全变成光亮的银白色时，停止加热，继续通入CO至室温。取出铁片，按图 I 所示装置继续进行实验。完全反应后，测得室温下产生氢气的体积为 V2L，查得其密度为 p2g/L。

已知：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O（FeCl3可溶于水）

（1）铁锈的成分是__________.

（2）（评价交流）上述两个方案中，可行的是____（填“甲”或“乙”）；分析不可行方案，其缺陷是____________________。

（3）（设计实验）方案乙中，同学们设计了如下实验报告，请帮助完成表中空格。

实验编号	实验步骤	实验现象	结论或化学方程式
①装置Ⅱ	通入CO，加热．完全反应后，停止加热，继续通CO至室温	生锈铁片变成光亮的银白色	CO具有______性； 化学方程式：_______
②装置Ⅰ	将光亮铁片放入稀盐酸中，完全反应	______

（4）图Ⅱ所示装置有缺陷，应如何改进__________。

（5）（结论）生锈铁片中铁元素的质量分数是_________（用字母表示）。

（6）（发散）实验室经常用一氧化碳来炼铁，实验室炼的铁和工业炼的铁本质区别是_______________

Answer 1

【答案】Fe2O3 乙 不能测出生锈铁片中铁元素的质量 还原 铁片表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色 将E中的水改成澄清石灰水或氢氧化钠溶液，并在E的导出管口处点燃导出的气体 纯度不一样，实验室纯度高，工业纯度低

【解析】

（1）铁锈的主要成分为Fe2O3，故填：Fe2O3

（2）由于生锈铁片中除了铁、铁的化合物之外还含有水分等不含铁元素的物质，由于方案甲中根据计算只能得出铁片中金属铁的质量，而无法知道铁的化合物的质量，故填：乙，不能测出生锈铁片中铁元素的质量

（3）[设计实验]方案乙中，同学们设计了如下实验报告，请帮助完成表中空格。

实验编号	实验步骤	实验现象	结论或化学方程式
①装置Ⅱ	通入CO，加热．完全反应后，停止加热，继续通CO至室温	生锈铁片变成光亮的银白色	CO具有 还原 性； 化学方程式：
②装置Ⅰ	将光亮铁片放入稀盐酸中，完全反应	铁片表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色

（3）故填：还原；；铁片表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色。

（4）图Ⅱ所示装置有缺陷，应如何改进，由于二氧化碳是造成温室效应的主要气体，而一氧化碳有毒，排放到空气中会造成空气污染，因此必须对这两种气体进行处理，故填：将E中的水改成澄清石灰水或氢氧化钠溶液，并在E的导出管口处点燃导出的气体

（5）根据质量守恒定律可知，和稀盐酸反应的铁的质量即为生锈铁片中铁元素的质量，可设生锈铁片中铁元素的质量为x。

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

则生锈铁片中铁元素的质量分数为：，故填

（6）[发散]实验室经常用一氧化碳来炼铁，实验室炼的铁和工业炼的铁本质区别是：实验室炼铁就是还原铁的氧化物,而工业炼铁的主要反应是铁氧化物的逐级还原反应,过高的温度会使铁的氧化物变成最高价态,再还原；工业炼铁是炭还原，会有很多煤渣，本质区别是炼出来的铁的纯度不一样，实验室用一氧化碳炼出来的铁纯度高，工业炼出来的是生铁，含有很多杂质，纯度低。故填：纯度不一样，实验室纯度高，工业纯度低