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，按照下图实验装置进行实验：

（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                    。
[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）有色溶液B中含有的溶质：                          （填化学式）。
（3）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

（1）排除试管内的空气，防止发生爆炸
（2）3CO+Fe₂O₃ 2Fe+3CO₂
（3）溶液变浑浊（或生成白色沉淀） Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
（4）将尾气点燃惧或收集
[定量分析]
（1）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
（2）FeCl₂、HCl
（3）20%

试题分析：（1）实验时要“先通一氧化碳气体，后加热” 的目的是防止一氧化碳在试管中与空气混合被点燃而发生爆炸。
（2）一氧化碳会与氧化铁在高温的条件反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂
（3）因为在A中有二氧化碳气体生成，可使B中的澄清的石灰水变浑浊（或生成白色沉淀）。反应的化学方程式为：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
（4）一氧化碳有毒，可污染空气。不能将一氧化碳气体排放到空气中。所以应将尾气点燃惧或收集。
[定量分析]
固体X的成分为铁和铜；基中铁与稀盐酸反应。方程式为：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑。所以气体A为氢气（H₂）。有色溶液B中含有的溶质有反应生成的FeCl₂（溶液为浅绿色）和过量未反应的HCl（稀盐酸）。由于稀盐酸过量，由原固体X中的铁完全反应。所以固体C为铜，其质量为4g。
（3）可先根据气体A（H₂）为0.4g，计算出铁的质量，再计算出氧化铁的质量。
计算过程：
解：设铁的质量为x
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56             2
x              0.4g
56：2=x：0.4g
x=11.2g
则氧化铁（Fe₂O₃）的质量为：
原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数为：=20%