Question

11．某小组的同学用如图所示装置对氧化铁粉末（含少量铁粉）样品进行实验，图中铁架台等装置已略去．请回答：

（1）小组同学在实验操作时，应注意加热前先通一会儿氢气，目的是排尽空气，防止加热时发生爆炸．
（2）请完成表格．（H₂的化学性质与CO相似）：

实验现象	化学方程式
A中反应产生大量气泡；	A中：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑．
B中红色粉末逐渐变黑色；	B中：Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2．

（3）数据记录和处理：经规范的操作和正确称量，得到如下两组数据（B中反应完全，C中吸收完全）：

	反应前	氧化铁完全反应后
①组	B：玻璃管质量32.4g，氧化铁样品的质量10.0g	B：玻璃管和管内固体物质的质量40.0g
②组	C：干燥管和生石灰质量40．Og	C：干燥管和管内固体物质的质量43.0g

通过计算发现，用得到的两组数据求出的样品中氧化铁的质量分数不同．你觉得应选①组数据，样品中氧化铁的质量分数是80%．
（4）问题和讨论：经讨论，同学们对装置进行了改进，在AB（填2个装置代号）之间增加了如图所示的D装置，再次实验后，用得到的两组数据求出的样品中氧化铁的质量分数基本相同．
图D装置里的液体是浓硫酸．

Answer 1

分析 （1）氢气易燃易爆，实验开始先通氢气；实验结束后，为防止铁被氧化，停止加热后还要通入氢气．
（2）由图可知，氢气与氧化铁反应推断现象，则根据反应原理写出化学方程式；
（3）根据反应可知：氧化铜被氢气还原生成铜和水，故质量应该减少，可以据此作答；
（4）根据分析第二组实验结果大于氧化铜的原因可能是反应带出了部分水，使质量增加，故只要加入一个干燥装置即可．

解答 解：（1）实验开始时，先通入氢气，待试管中的空气被排净后，再给氧化铁加热，以防试管内的混合气体受热发生爆炸；实验结束时，先熄灭酒精灯，待试管冷却后，再停止通氢气，目的是使还原出来的铁在氢气环境下冷却，防止空气进入试管中致使灼热的铁被再度氧化，导致实验失败．
（2）氢气与氧化铁反应生成铁粉，B中红色粉末逐渐变黑色；方程式为：Fe₂O₃+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O．
（3）第二组实验结果大于氧化铜的原因可能是反应带出了部分水，使质量增加，使得计算结果不准确；所以选①组
根据氧化铜和氢气的反应可以知道：氧化铁中的氧元素和氢气中氢元素结合生成了水，所以固体的质量应该减少；
设：样品中氧化铁的质量为x．
Fe₂O₃+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O 固体减少
160          112               160-112=48
x                              32.4g+10g-40g=2.4g
则$\frac{160}{x}=\frac{48}{2.4g}$，解得x=8.0g
样品中氧化铁的质量分数为：$\frac{8.0g}{10.0g}$×100%=80%；
（4）根据分析第二组实验结果大于氧化铜的原因可能是反应带出了部分水，使质量增加，所以应该在A和B之间加一个干燥装置；装置中加入浓硫酸．
故答案为：（1）排尽空气，防止加热时发生爆炸；
（2）红色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（3）①；80%
（4）AB；浓硫酸．

点评 此题是一道综合题，解题的重点质量守恒定律等知识进行的计算，是一道能训练学生思维的综合题．