题目内容
【题目】某Fe3O4样品中中可能含有的杂质是Fe2O3和FeO其中的一种。为探究杂质
的情况设计如下方案:
【实验设计】同学们称取了34.92g该Fe3O4样品用图一进行了下列实验:
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【实验分析】因探究思路不同,兴趣小组分成甲、乙两个讨论小组。
甲组:(1)B装置中盛的是氢氧化钠溶液,吸收生成的二氧化碳(2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O),B中带孔玻璃球泡的作用是________________________________________。
(2)上述实验过程中,CO的作用有____________________(填序号)
①CO气体作为反应物
②实验开始时,排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸
③停止加热后,防止A中生成物被氧化
④停止加热后防止B中的溶液倒吸入A中
⑤对B中反应物起到一定的搅拌作用,便于CO2与反应液充分接触而反应
乙组:乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析,你认为他们
的理由是__________________________________________________;改进为:在B装置后接一盛有浓硫酸的吸水装置,将B和该装置“捆绑”称量,从而减小误差。
【查阅资料】Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的,先生成Fe3O4,再生成FeO
(黑色),最后生成Fe;利用仪器测定并绘制成反应
过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化
曲线(见下图二)。
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(1)写出BC段发生反应的化学方程式:_______________________;
(2)确定:该Fe3O4样品中含有的杂质是____________________, 其中含Fe3O4的质量是__g,(不需要写出过程
(已知Fe3O4、FeO、Fe2O3中铁元素质量分数分别为72.4%、77.8%、70.0%)
【答案】(1)增大气体与液体的接触面积,使反应更充分
(2)①②③④⑤ ;乙组:CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气;
【查阅资料】 (1)Fe3O4+CO
3FeO+CO2(2)Fe2O3 31.32g
【解析】
试题分析:(1)二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应,为了保证把二氧化碳全部除尽,故要增大二氧化碳气体与氢氧化钠溶液的接触面积,使反应更充分;
(2)上述实验过程中,CO气体除作为反应物外,还能起到的作用是:实验开始时,排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸;停止加热后,防止A中生成物被氧化,B中的溶液倒吸入A中;将装置中的CO2送入NaOH溶液中;对B中反应物起到一定的搅拌作用,便于CO2与反应液充分接触而反;故顺序是①②③④⑤;
乙组:CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气,而影响计算样品中杂质的质量;
【查阅资料】
根据资料:(1)“Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的,先生成Fe3O4,再生成FeO,最后生成Fe”,故AB端生成的是氧化铁,BC端生成的是氧化亚铁,故反应的化学方程式为: Fe3O4+CO
3FeO+CO2;
(2)到700℃时只剩下铁,即此时氧化铁被一氧化碳还原为铁单质.则混合物中铁元素的质量分数=25.2g/34.92g×100%=72.16%,而Fe3O4铁元素的质量分数=168/232 ×100%=72.4%,FeO铁元素的质量分数=56/72×100%≈77.8% ;Fe2O3铁元素的质量分数=112/160×100%=70%;所以该Fe3O4样品中含有的杂质是Fe2O3 ;设混合物中含Fe3O4的质量为x ,x×168/232 ×100%+(34.92-x)×112/160×100%=25.20g
解得:x=31.32g
【题目】在浓硫酸的催化作用下,固体草酸(H2C2O4)受热分解生成碳的氧化物和水.某化学课外兴趣小组对碳的氧化物的成分进行了实验探究.
【提出问题】如何通过实验确定碳的氧化物的成分.
【猜想】
猜想1 | 猜想2 | 猜想3 |
只有CO | 只有 | CO和CO2都有 |
【设计实验】基于猜想3,兴趣小组同学设计了如图实验装置:
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【实验探究】
(1)实验过程中观察到 装置(填字母)中的澄清石灰水变浑浊,证明草酸分解时有CO2气体产生,A中发生的化学方程式为_____________________________
(2)实验过程中还观察到以下实验现象:①C装置中澄清石灰水不变浑浊;②E装置中__________________;③F装置中 ,证明有CO气体.
【实验结论】通过实验探究证明:猜想3成立.草酸分解的化学方程式是 .
【问题讨论】
(1)C装置的作用是
(2)装置末端酒精灯的作用是 .
【计算】兴趣小组的四位男同学对学校角落的一堆石灰石产生了兴趣,他们想知道其中含碳酸钙的质量分数,于是他们取来了一些石灰石,并取稀盐酸200g,平均分成4份,每人进行了一次实验,结果如下:
实验 | 1 | 2 | 3 | 4 |
加入样品的质量/g | 5 | 10 | 15 | 20 |
生成CO2的质量/g | 1.54 | 3.08 | 4.4 | m |
①m的数值是 .
②请你协助他们计算这种石灰石中碳酸钙的质量分数?(写出完整的计算过程)