Question

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，按照如图实验装置
进行实验：

[定性分析]
（1）实验时要“先通一氧化碳气体，后加热”的目的是

 

．
（2）装置A中发生反应的方程式为

 

．
（3）实验装置B中的现象是

 

，发生反应的化学方程式为

 

．
（4）该装置的设计有一明显不当之处，你的改进方案是

 

．
（5）为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否要先断开A和B的连接处？

 

（填“需要”或“不需要”），理由是

 

．
[定量分析]
该兴趣小组按照科学的方案完成实验后，对充分反应后的管内固体X进行如下后续实验探究：

回答下列问题：
（1）写出固体X与稀盐酸反应的方程式：

 

．
（2）如何证明固体C已经洗涤干净？

 

．
（3）有色溶液B中含有的溶质：

 

（填化学式）．
（4）根据以上实验流程，计算原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,一氧化碳的化学性质,酸的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：根据一氧化碳还原氧化铁的步骤、注意事项解答；根据金属与酸反应规律、酸的化学性质及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；
（2）一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
（3）实验装置B中二氧化碳通入石灰水中生成碳酸钙沉淀和水，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；
（4）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；
（5）熄灭酒精喷灯会引起试管内温度降低，导致试管内压强骤然减小，B中的水沿导管进入试管，使试管炸裂；为防止溶液倒吸需要先断开A和B的连接处；
定量分析：（1）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，化学方程式为Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（2）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，故可取最后的洗涤液滴加紫色石蕊试液，看是否变红确定是否洗涤干净；
（3）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；
（4）设铁的质量为x
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56              2
x               0.4g  

56

x

=

2

0.4g

x=11.2g    
所以氧化铁的质量为

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

4g

4g+16g

×100%=20%．
故答案为：（1）排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
（3）石灰水变浑浊；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0；
（4）将尾气点燃或用气球收集；
（5）不需要；因为一旦断开会导致外面空气从右侧进入装置内，导致铜和铁被氧化，所以需要在一氧化碳继续通入的情况下撤酒精灯，等到完全恢复到室温后再停止通入一氧化碳，所以不会倒吸．

定量分析：
（1）Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（2）取最后的洗涤液滴加紫色石蕊试液，看是否变红，若不变红，说明已洗干净；
（3）FeCl₂、HCl；
（4）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．