摘要:先化简.再求值: .其中..

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某同学为测定12g含杂质的氧化铁样品中氧化铁的质量分数,利用稀硫酸和锌粒制取氢气,设计了如图所示的装置,进行有关的实验探究(提示:氢气和氧化铁在高温条件下发生置换反应,杂质不参加反应,浓硫酸具有吸水性,假定每步均完全反应或吸收).
主要实验步骤如下:
①按顺序组装仪器,检查装置的气密性,称量样品和必要装置的质量;
②缓缓通入干燥的氢气;     ③点燃B处酒精灯;     ④反应结束熄灭B处酒精灯;
⑤待装置B冷却至室温再停止通氢气;     ⑥再次称量必要装置的质量.
装置B 装置C
反应前的质量/g 86.3 286.9
反应后的质量/g 83.9 284.2
(1)仪器a的名称
玻璃管
玻璃管

(2)实验时先通氢气后加热的目的是
除去装置内的氧气,防止发生爆炸
除去装置内的氧气,防止发生爆炸
,验证该步骤目的达到的实验方法是
收集尾气靠近燃着的酒精灯,听声音
收集尾气靠近燃着的酒精灯,听声音

(3)装置B处的现象
红色粉末变为黑色
红色粉末变为黑色

(4)实验结束为什么先停止加热,待装置B冷却至室温再停止通氢气
防止温度降低,C中液体被倒吸入B中
防止温度降低,C中液体被倒吸入B中

(5)请计算样品中氧化铁的质量分数.(写出计算步骤,计算结果精确到0.l%)
(6)该实验还可测定组成水的各元素之间的质量关系,请用表中实验数据列式表示出水中氢、氧元素的质量比为
【(286.9g-284.2g)-(86.3g-83.9g)】:(86.3g-83.9g)
【(286.9g-284.2g)-(86.3g-83.9g)】:(86.3g-83.9g)
(不用化简);若氧化铁没有完全反应,则求得水中氢、氧元素的质量比会
不变
不变
(“偏大”、“偏小”或“不变”),若缺少装置A,则
偏大
偏大
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某同学为测定12g含杂质的氧化铁样品中氧化铁的质量分数,利用稀硫酸和锌粒制取氢气,设计了下图所示的装置,进行有关的实验探究(提示:氢气和氧化铁在高温条件下发生置换反应,杂质不参加反应,浓硫酸具有吸水性,假定每步均完全反应或吸收)。

主要实验步骤如下:

①按顺序组装仪器,检查装置的气密性,称量样品和必要装置的质量;②缓缓通入干燥的氢气;③点燃B处酒精灯;④反应结束熄灭B处酒精灯;⑤待装置B冷却至室温再停止通氢气;⑥再次称量必要装置的质量。

 

(1)实验时先通氢气后加热的目的是                  。验证该步骤目的达到的实验方法是                           

(2)装置B处的现象                      发生反应的化学方程式               

(3)请计算样品中氧化铁的质量分数                   

(4)该实验还可测定组成水的各元素之间的质量关系,请用表中实验数据列式表示出水中氢、氧元素的质量比为                     不用化简);若氧化铁没有完全反应,则求得水中氢、氧元素的质量比会        (“偏大、“偏小”或“不变”);若缺少装置A,则求得水中氢、氧元素的质量比会          (“偏大”、“偏小”或“不变”)

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某同学为测定12g含杂质的氧化铁样品中氧化铁的质量分数,利用稀硫酸和锌粒制取氢气,设计了下图所示的装置,进行有关的实验探究(提示:氢气和氧化铁在高温条件下发生置换反应,杂质不参加反应,浓硫酸具有吸水性,假定每步均完全反应或吸收)。

主要实验步骤如下:

①按顺序组装仪器,检查装置的气密性,称量样品和必要装置的质量;②缓缓通入干燥的氢气;③点燃B处酒精灯;④反应结束熄灭B处酒精灯;⑤待装置B冷却至室温再停止通氢气;⑥再次称量必要装置的质量。

 

(1)实验时先通氢气后加热的目的是                  。验证该步骤目的达到的实验方法是                           

(2)装置B处的现象                      发生反应的化学方程式               

(3)请计算样品中氧化铁的质量分数                   

(4)该实验还可测定组成水的各元素之间的质量关系,请用表中实验数据列式表示出水中氢、氧元素的质量比为                     不用化简);若氧化铁没有完全反应,则求得水中氢、氧元素的质量比会        (“偏大、“偏小”或“不变”);若缺少装置A,则求得水中氢、氧元素的质量比会          (“偏大”、“偏小”或“不变”)

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(2011?丹阳市二模)某兴趣小组在复习铁的冶炼时,在参考资料上发现以下一段文字:已知在不同的温度下,CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物(或铁单质)和CO2.他们不禁产生了疑问:书本119页的实验中,CO与Fe2O3反应生成的黑色物质真的是Fe粉吗?于是他们进行了以下探究.
【查阅资料】
资料一:Fe粉和Fe3O4粉末能被磁铁吸引而FeO(黑色)不能;
资料二:Fe3O4中铁元素有+2、+3两种化合价,其化学式可用FeO?Fe2O3 的形式表示;
【提出猜想】黑色物质可能是Fe3O4、FeO和Fe粉中的一种或几种.
【进行实验】兴趣小组收集了CO与Fe2O3反应生成的黑色物质进行了下列实验:
实验方案 实验现象
取少量黑色物质用磁铁吸引 黑色物质全部被磁铁吸引
取少量黑色物质加入30%热的盐酸中 无气泡、溶液颜色变成黄绿色
取少量黑色物质加入硫酸铜溶液中 无任何现象
【实验结论】
(1)甲实验现象说明黑色物质中没有
FeO
FeO
,乙、丙实验现象说明黑色物质中没有
Fe
Fe

(2)生成的黑色物质应为Fe3O4
(3)写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式
Fe3O4+8HCl═FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl═FeCl2+2FeCl3+4H2O

【拓展探究】同学们对Fe3O4产生了兴趣,从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档Fe3O4粉的工艺流程简图.
【生产流程】

【查阅资料】
资料一:硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如下表所示:
温度/℃ 0 10 30 50 60 70 80 90
溶解度/g 14.0 17.0 25.0 33.0 35.3 33.0 30.5 27.0
资料二:Fe(OH)2受氧气氧化反应原理为:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
资料三:获得Fe3O4的反应原理为:Fe(OH)2+2Fe(OH)3
  △  
.
 
Fe3O4+4H2O
【问题讨论】
(1)溶解时,用50℃至80℃的热水目的是
在50℃~80℃时,硫酸亚铁的溶解度较大,有利于溶解的更多,提高产率
在50℃~80℃时,硫酸亚铁的溶解度较大,有利于溶解的更多,提高产率

(2)写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4

(3)上述过程中,要控制“通一定量空气”的目的是
控制Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的量[或防止Fe(OH)2完全转化为Fe(OH)3]
控制Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的量[或防止Fe(OH)2完全转化为Fe(OH)3]

(4)要使四氧化三铁的产率最高,则上述流程中产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳质量比为
90:214(或45:107)
90:214(或45:107)

(5)副产品P是硫酸钠,由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→
c
c
a
a
→d.
a.过滤   b.加热浓缩     c.冷却结晶    d.晶体加热至完全失去结晶水
【组成确定】为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质,同学们又进行了下列实验探究.
【查阅资料】
资料一:难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水(反应中各种元素的化合价不变);
资料二: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;
【提出猜想】Fe3O4中可能含有的杂质是Fe2O3和FeO中的一种或两种.
【实验设计】同学们称取了23.28g该Fe3O4样品进行了下列实验:
【实验分析】因探究思路不同,兴趣小组分成甲、乙两小组.
甲组:
(1)该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe3O4样品中的杂质.B中的最佳试剂是_
(填序号).
①澄清石灰水     ②氢氧化钠浓溶液     ③稀盐酸     ④水
(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:①实验开始时,排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸;②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;③
将装置中的CO2送入NaOH溶液中
将装置中的CO2送入NaOH溶液中

(3)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
CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气
CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气

乙组:
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(右图).
(1)写出BC段发生反应的化学方程式:
Fe3O4+CO
 高温 
.
 
3FeO+CO2
Fe3O4+CO
 高温 
.
 
3FeO+CO2

(2)通过计算确定:该Fe3O4样品中含有的杂质是
Fe2O3
Fe2O3
,其中含Fe3O4的质量是
20.88
20.88
g.(不需要写过程)
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