Question

19．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】草酸晶体（H₂C₂O₄•3H₂O）在浓H₂SO₄作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄•3H₂O$\frac{\underline{\;浓H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+4H₂O
【问题讨论】用如图所示装置进行实验：
（1）实验前应先检查装置的气密性．
（2）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是c、a（填字母编号）
a．浓硫酸  b．澄清的石灰水 c．氢氧化钠溶液
（3）B装置的作用是检验二氧化碳是否被A装置完全吸收．
（4）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停止加热后把反应生成的二氧化碳全部排入E装置中．
【数据分析与计算】
【资料2】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%

（5）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mg，则m的取值范围是7.0＜m＜7.78．
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76.0%．（计算结果精确到0.1%）
【实验评价】
（6）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偏小（填“偏小”、“不变”或“偏大”）．

Answer 1

分析 （2）氢氧化钠溶液能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，浓硫酸能够吸收水蒸气；
（3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
（4）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：加热前将装置中的空气排出，防止发生爆炸，停止加热后把反应生成的二氧化碳全部排入E装置中；
（5）根据提供的数据可以判断相关方面的问题；
（6）本实验中如果缺少C装置，会导致测定的二氧化碳质量偏大，从而导致测得样品中铁的质量分数会偏小．

解答 解：（2）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，分别是吸收二氧化碳、水蒸气．
故填：c、a．
（3）B装置的作用是检验二氧化碳是否被A装置完全吸收．
故填：检验二氧化碳是否被A装置完全吸收．
（4）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停止加热后把反应生成的二氧化碳全部排入E装置中．
故填：把反应生成的二氧化碳全部排入E装置中．
（5）①D中充分反应后得到Fe粉的质量为mg，则m的取值范围是：10.0g×70.0%＜mg＜10.0g×77.8%，即7.0＜m＜7.78．
故填：7.0＜m＜7.78．
②实验前后称得E装置增重6.6g，说明反应生成了6.6g二氧化碳，6.6g二氧化碳中氧元素质量为：6.6g×$\frac{32}{44}$×100%=4.8g，
因为二氧化碳中的氧元素一半来自于铁的氧化物，因此铁红中氧元素质量为：4.8g÷2=2.4g，
则此铁红中铁的质量分数是：$\frac{10.0g-2.4g}{10.0g}$×100%=76.0%，
故填：76.0%．
（6）本实验中如果缺少C装置，会导致测定的二氧化碳质量偏大，从而导致测得样品中铁的质量分数会偏小．
故填：偏小．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．