Question

13．如图所示为实验室中常见气体的制备、干燥、收集和性质实验的部分仪器，某校化学兴趣小组的同学欲用它们完成如下探究实验．试根据题目要求回答下列问题：

（1）在实验室中，若以过氧化氢溶液为原料（二氧化锰作催化剂），制备并收集一瓶干燥的氧气．
①所选仪器的连接顺序为A→D→F（填写仪器序号字母）．
②制取氧气的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
③用排空气法收集气体时，检验集气瓶内收集满氧气的方法是拿一根带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明集气瓶内已充满氧气．
（2）用一氧化碳气体（含少量二氧化碳）测定质量为Wg的某氧化铁样品中含Fe₂O₃的质量分数（假设杂质不挥发，也不发生反应）．所选仪器的连接顺序为：混合气体→A₁→C→B→A₂．试回答下列问题：（假设过程中氧化铁全部参加反应；仪器A₁、A₂ 和C吸收气体完全）．
①仪器C的作用是吸收水分（或干燥一氧化碳气体）．
②实验中，欲通过测量反应前后盛有氢氧化钠溶液洗气瓶的质量变化，来计算氧化铁样品中含Fe₂O₃的质量分数．若测得仪器A₁的质量增加m g，仪器A₂的质量增加n g，则该氧化铁样品中含Fe₂O₃的质量分数是$\frac{40n}{33W}$×100%（计算结果可为分数形式）．
③实验过程中，在其他操作正常的条件下，欲通过测量反应前后B处大玻璃管的质量变化，来计算氧化铁样品中含Fe₂O₃的质量分数．若不连接仪器A₁，则测算结果与实际值相比较将偏大（填“偏小”“偏大”“不受影响”之一）．
④对于该实验方案设计还存在不完善之处，你的具体改进方案是装置末端加一只燃着的酒精灯，处理尾气．

Answer 1

分析 （1）根据实验室制备氧气的实验步骤、原理以及注意事项进行解答；
（2）A₂处放的是氢氧化钠溶液，可与一氧化碳和氧化铁反应生成的二氧化碳充分反应，故该装置增加的质量即是反应生成的二氧化碳的质量，然后结合一氧化碳和氧化铁反应的方程式计算出参加反应的氧化铁的质量，据氧化铁的质量分数计算即可；若上述连接仪器没有使用A₁装置，则A₂装置增重的质量既包括反应生成的二氧化碳，还包括本来就有的二氧化碳，会使计算的氧化铁的质量增加，纯度比实际值偏大．

解答 解：（1）①由过氧化氢溶液和二氧化锰为原料在实验室中制备并收集干燥的氧气实验步骤可知：所选仪器的连接顺序为A→D→F；
②所发生反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③用排空气法收集气体时，检验集气瓶内收集满氧气的方法是拿一根带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明集气瓶内已充满氧气；
（2））①欲用一氧化碳气体（含少量二氧化碳气体）测定某不纯氧化铁样品的纯度（杂质不参与任何反应），并验证反应中气体生成物的性质，则须先除去二氧化碳，避免干扰，除去二氧化碳用氢氧化钠溶液；
A₂处放的是氢氧化钠溶液，可与一氧化碳和氧化铁反应生成的二氧化碳充分反应，故该装置增加的质量即是反应生成的二氧化碳的质量；
设样品中氧化铁的质量为x
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                 132
x                   ng
$\frac{160}{x}=\frac{132}{ng}$
x=$\frac{40n}{33}$g
该氧化铁样品中含Fe₂O₃的质量分数是$\frac{\frac{40n}{33}g}{Wg}×$100%=$\frac{40n}{33W}$×100%；
③若上述连接仪器没有使用A₁装置，则A₂装置增重的质量既包括反应生成的二氧化碳，还包括本来就有的二氧化碳，会使计算的氧化铁的质量增加，纯度比实际值偏大；
④对于该实验方案设计还存在不完善之处，具体改进方案是装置末端加一只燃着的酒精灯，处理尾气．
答案：
（1）①D→C→F；
 ②2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③拿一根带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明集气瓶内已充满氧气．
（2）①吸收水分（或干燥一氧化碳气体）；
②$\frac{40n}{33W}$×100%；
 ③偏大；
④装置末端加一只燃着的酒精灯，处理尾气．

点评 本题综合考查了常见的气体制备、干燥、净化和收集实验，一氧化碳还原氧化铁的化学反应以及相关知识的考查，要结合所学知识细心解答．