Question

某校化学课外兴趣小组的同学在研究性学习课上展示了一套如图所示的实验装置（假设每步化学反应都完全，氧化铁样品中的杂质不参加反应）．

查阅资料：草酸在浓硫酸存在时加热发生如下反应：
H₂C₂O₄CO↑+CO₂↑+H₂O
通过讨论，同学们对这套装置有了多种认识．
（1）第一小组同学说：从实验安全和实验操作程序看，首先要检查装置的气密性，实验开始先加热______（填A或D）处，实验结束时，应______（填先或后）停止D处的加热；从环保的角度讲，在E装置后还应对尾气进行处理，其方法是：______．
（2）第二小组的同学说：用该实验装置可以检验一氧化碳与氧化铁反应的产物，其中B装置的作用______；E装置的作用______；一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为______．
（3）第三小组的同学说：利用这套装置还可以测定氧化铁样品中氧化铁的质量分数．他们的测定方法是：称量氧化铁样品的质量10.0g，样品与玻璃管的总质量为60.0g，完全反应并冷却后再称量玻璃管与剩余固体的总质量为57.6g．计算实验测得氧化铁样品中氧化铁的质量分数为______．
（4）第四小组同学说：利用这套装置还有另外测定样品中氧化铁的质量分数的方法：先称量氧化铁样品的质量，再分别称量E装置在反应前后的总质量，即可计算求得样品中氧化铁的质量分数．但按此方法实际实验测定结果却偏大，分析造成偏大的原因可能是______．

Answer 1

解：（1）从实验安全和实验操作程序看，实验开始先加热A处，防止发生爆炸，实验结束时，应先停止加热氧化铁；一氧化碳有毒，过程中可能一氧化碳过多，必须对尾气进行处理，可采取用气球收集或点燃的方法．
（2）B装置内是氢氧化钠能吸收产生的二氧化碳，E装置则是吸收并检验二氧化碳的存在，D装置中反应的化学方程式为：3CO+Fe₂O₃3CO₂+2Fe；
（3）原有样品为氧化铁（10g），玻璃管的质量为50g，故反应后为剩余固体为（7.6g），减少的质量为2.4g，实质就是氧元素的质量，运用差量法解题
设氧化铁的质量为X
3CO+Fe₂O₃3CO₂+2Fe△m
160 112 48
X （10-7.6）g

X=8g
氧化铁的质量分数为：×100%=80%
（4）E装置在反应后增加的质量是反应中生成的二氧化碳的质量，如果B装置吸收CO₂不充分或E吸收了装置里空气中的CO₂或者外界CO₂进入的干扰，就会使二氧化碳的质量增大，实际测定结果就会偏大：
故答案为：（1）A；先；气球收集或点燃；
（2）吸收A中反应生成的二氧化碳；检验D中反应生成的二氧化碳；3CO+Fe₂O₃3CO₂+2Fe；
（3）80%；
（4）B装置吸收CO₂不充分；E吸收了装置里空气中的CO₂或者外界CO₂进入的干扰（给出一条合理答案即可）．
分析：本题是在原有一氧化碳还原氧化铁的实验基础上增加了制取纯净的一氧化碳的实验，由题中信息，草酸分解后得到的一氧化碳中混有二氧化碳和水蒸气，因此要预先除掉二氧化碳．氢氧化钠与二氧化碳反应消耗二氧化碳，浓硫酸具有吸水性除去水分．产生的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，过程中可能一氧化碳过多，必须对尾气进行处理．（3）中氧化铁还原为铁，质量减轻，运用差量法可求出氧化铁的质量，再利用质量分数公式求算．
点评：本题考查了一氧化碳还原氧化铁的反应原理、步骤、实验现象、尾气处理以及应用．要注意有毒气体不能随意排放，必须经过处理后变成无害物质再排放．