[题目]某Fe3O4样品中中可能含有的杂质是Fe2O3和FeO其中的一种.为探究杂质的情况设计如下方案: [实验设计]同学们称取了34.92g该Fe3O4样品用图一进行了下列实验:[实验分析]因探究思路不同.兴趣小组分成甲.乙两个讨论小组.甲组:(1)B装置中盛的是氢氧化钠溶液.吸收生成的二氧化碳(2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O).B中带孔玻璃球泡的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】某Fe3O4样品中中可能含有的杂质是Fe2O3和FeO其中的一种。为探究杂质

的情况设计如下方案：

【实验设计】同学们称取了34.92g该Fe3O4样品用图一进行了下列实验：

【实验分析】因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙两个讨论小组。

甲组：（1）B装置中盛的是氢氧化钠溶液，吸收生成的二氧化碳（2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O），B中带孔玻璃球泡的作用是________________________________________。

（2）上述实验过程中，CO的作用有____________________（填序号）

①CO气体作为反应物

②实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸

③停止加热后，防止A中生成物被氧化

④停止加热后防止B中的溶液倒吸入A中

⑤对B中反应物起到一定的搅拌作用，便于CO2与反应液充分接触而反应

乙组：乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析，你认为他们

的理由是__________________________________________________；改进为：在B装置后接一盛有浓硫酸的吸水装置，将B和该装置“捆绑”称量，从而减小误差。

【查阅资料】Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe3O4，再生成FeO

（黑色），最后生成Fe；利用仪器测定并绘制成反应

过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化

曲线（见下图二）。

（1）写出BC段发生反应的化学方程式：_______________________；

（2）确定：该Fe3O4样品中含有的杂质是____________________，其中含Fe3O4的质量是__g，（不需要写出过程

（已知Fe3O4、FeO、Fe2O3中铁元素质量分数分别为72.4%、77.8%、70.0%）

【答案】（1）增大气体与液体的接触面积，使反应更充分

（2）①②③④⑤ ；乙组：CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气；

【查阅资料】（1）Fe3O4+CO 3FeO+CO2（2）Fe2O3 31.32g

【解析】

试题分析：（1）二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应，为了保证把二氧化碳全部除尽，故要增大二氧化碳气体与氢氧化钠溶液的接触面积，使反应更充分；

（2）上述实验过程中，CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；停止加热后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；将装置中的CO2送入NaOH溶液中；对B中反应物起到一定的搅拌作用，便于CO2与反应液充分接触而反；故顺序是①②③④⑤；

乙组：CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气，而影响计算样品中杂质的质量；

【查阅资料】

根据资料：（1）“Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe3O4，再生成FeO，最后生成Fe”，故AB端生成的是氧化铁，BC端生成的是氧化亚铁，故反应的化学方程式为： Fe3O4+CO 3FeO+CO2；

（2）到700℃时只剩下铁，即此时氧化铁被一氧化碳还原为铁单质．则混合物中铁元素的质量分数=25.2g／34.92g×100%=72.16%，而Fe3O4铁元素的质量分数=168／232 ×100%=72.4%，FeO铁元素的质量分数=56／72×100%≈77.8% ；Fe2O3铁元素的质量分数=112／160×100%=70%；所以该Fe3O4样品中含有的杂质是Fe2O3 ；设混合物中含Fe3O4的质量为x ，x×168／232 ×100%+（34.92-x）×112／160×100%=25.20g