Question

【题目】工业铁红的主要成分是Fe2O3，还含有少量的FeO、Fe3O4．为了测定铁红中铁元素的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下实验，请你参与过程分析．

[资料1]碱石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳；浓硫酸可以吸收水蒸气；

[资料2]实验室常用氢氧化钠溶液来除去CO2 反应生成碳酸钠和水；用澄清的石灰水

来检验CO2气体；

[资料3]草酸晶体（H2C2O43H2O）在浓H2SO4作用下受热分解，化学方程式为：

H2C2O43H2OCO2↑+CO↑+4H2O

（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是 （填字母编号）．

【问题讨论】用下图所示装置进行实验：

（2）实验前应先 ．

（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是 、 （填字母编号）．

a．浓硫酸 b．澄清的石灰水 c．氢氧化钠溶液

（4）写出A装置中发生的化学反应方程式 ．

（5）B装置的作用是 ．

（6）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：

①加热前 ． ②停止加热后 ．

（7）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式 ．

【数据分析与计算】

[资料4]铁的常见氧化物中铁的质量分数：

铁的氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4

铁的质量分数 77.8% 70.0% 72.4%

（8）称取铁红样品10.0g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数．

①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则 ＜m＜ ．

②实验前后称得E装置增重6.6g，则此铁红中铁的质量分数是 ．

【实验评价】

反思1：本实验中如果缺少C装置（不考虑其它因素），则测得样品中铁的质量分数会 （填“偏小”、“不变”或“偏大”）．

反思2：请指出【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷 ．

Answer 1

【答案】（1）d（2）检查装置的气密性．

（3）c；a（4）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O．

（5）验证CO2已除尽．

（6）将装置中的空气排出，防止发生爆炸；驱赶装置中滞留的二氧化碳，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收，同时能够防止空气进入，铁被氧化．

（7）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2．

（8）①7.0；7.78②76.0%．

【实验评价】偏小；

【问题讨论】缺少尾气处理装置，或没有检验水是否除尽．

【解析】（1）草酸晶体（H2C2O43H2O）在浓硫酸作用下受热分解生成一氧化碳等物质，因此应该用d装置作为发生装置．

（2）实验前应先检查装置的气密性．

（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是氢氧化钠溶液、浓硫酸．

（4）A装置中，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，发生的化学反应方程式为：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O．

（5）B装置的作用是验证CO2已除尽．

（6）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：

①加热前，将装置中的空气排出，防止发生爆炸；

②停止加热后，驱赶装置中滞留的二氧化碳，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收，同时能够防止空气进入，铁被氧化．

（7）D装置中，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，氧化亚铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，四氧化三铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式分别是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，FeO+COFe+CO2，Fe3O4+4CO3Fe+4CO2．

（8）①如果全部是氧化铁，铁的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亚铁，铁的最大量是10g×77.8%=7.78g．

②由Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，FeO+COFe+CO2，Fe3O4+4CO3Fe+4CO2可知，二氧化碳中的氧元素质量一半来自于一氧化碳，一半来自于铁的氧化物，E装置增重6.6g，说明生成二氧化碳的质量是6.6g，6.6g二氧化碳中氧元素的质量为：6.6g×3244×100%=4.8g，那么铁的氧化物中氧元素的质量是4.8g÷2=2.4g，

则铁红中铁的质量分数=10g﹣2.4g10g×100%=76.0%，

【实验评价】

本实验中如果缺少C装置（不考虑其它因素），水蒸气会进入E装置中，从而导致二氧化碳的质量偏大，铁的氧化物中氧元素质量偏大，铁元素质量偏小，导致测得样品中铁的质量分数会偏小；

【问题讨论】中实验装置的明显缺陷是缺少尾气处理装置，没有检验水是否除尽．

故填：缺少尾气处理装置，或没有检验水是否除尽．