Question

2．某兴趣小组为探究“氧化铁和铜粉”混合物中铜的质量分数，称取一定质量的混合物，按照图1实验装置进行实验：
Ⅰ定性分析
（1）实验时要“先通一氧化碳气体，后加热”的目的是排净试管内的空气，防止爆炸，
（2）实验装置B中的现象是澄清石灰水变浑浊，
（3）该装置的设计有一明显不当之处是尾气直接排放到空气中．
Ⅱ定量分析
该兴趣小组按照科学的方案完成实验后，对通入足量CO充分反应后的管内固体X进行如图2后续实验探究：

回答下列问题：
（4）如上述实验流程固体C不进行洗涤直接干燥，则计算混合物中氧化铁的质量分数会偏小（填“偏大”“偏小”或“没有影响”）．
（5）根据以上实验流程，计算原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据一氧化碳属于可燃性气体，不纯加热可能会发生爆炸进行解答；
（2）根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊进行解答；
（3）根据一氧化碳有毒，会污染空气进行解答；
（4）根据铜粉表面有其他液体来分析；
（5）据化学方程式进行计算分析解答．

解答 解：（1）一氧化碳具有可燃性，点燃时会可能发生爆炸，实验时要“先通一氧化碳气体，后加热”目的是排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；故填：排净试管内的空气，防止爆炸；
（2）实验装置B中二氧化碳通入石灰水中，现象是澄清石灰水变浑浊；发生反应的化学方程式CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0；故填：澄清石灰水变浑浊；
（3）一氧化碳有剧毒，不能直接排放到空气中，故需将尾气点燃或用气球收集起来．故填：尾气直接排放到空气中；
（4）反应后管内固体是铁和铜的混合物，加入过量盐酸后，铁与盐酸反应产生氢气，根据氢气的质量可求出铁的质量，根据铁元素的质量可求出氧化铁的质量．反应后溶液中的溶质是铁与盐酸反应生成的氯化亚铁和剩余的盐酸，固体C是铜，表面残留着盐酸等，若不洗涤干燥，会导致铜的质量偏大，而氧化铁的质量偏小，导致结果偏小；故填：偏小；
（5）设铁的质量为x，
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56              2
x               0.4g  
$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.4g}$
x=11.2g    
所以氧化铁的质量为$\frac{11.2g×160}{112}=16g$，
所以原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数为$\frac{4g}{4g+16g}$×100%=20%．

点评 化学反应前后元素质量守恒，根据铁元素质量守恒可求出氧化铁质量，进而求出铜的质量分数．