Question

20．用含有二氧化碳和水蒸气杂质的某还原性气体（氢气和一氧化碳中的一种）测定一种铁的氧化物（Fe_xO_y）的组成，实验装置如图所示：

根据图回答下列问题：
（1）甲装置发生反应的化学方程式是CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
（2）实验过程中丁装置白色粉末变蓝色，而戊装置中溶液没有明显变化，则该还原性气体是氢气
（3）当丙装置中的Fe_xO_y全部被还原后，称量剩余固体的质量为11.2g，同时测得丁装置的质量增加了5.4g．则该铁的氧化物的化学式为Fe₂O₃．
（4）上述实验中，如果没有乙装置，将使测定结果中铁元素与氧元素的质量的比值偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

分析 作为综合实验题利用还原性气体测定铁的氧化物的组成，其原理是根据生成物的质量通过计算确定结果．就初中阶段，还原性气体有氢气和一氧化碳，他们夺氧后生成水和二氧化碳．原气体中混有二氧化碳和水蒸气，所以必须先除去，然后让还原性气体反应，丁戊装置用以检验生成的水和二氧化碳，据此分析计算．

解答 解：（1）因二氧化碳能与氢氧化钠反应，通过甲装置可以除去，所以甲装置发生反应的化学方程式是：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
（2）实验过程中丁装置白色粉末变蓝色，而戊装置中溶液没有明显变化，说明了该反应有水生成，没有二氧化碳生成，则该还原性气体是氢气．
（3）丙装置中的Fe_xO_y全部被还原，剩余固体为生成的铁的质量．丁装置中盛放无水硫酸铜吸收水，增加的质量为水的质量，所以：
yH₂+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$xFe+yH₂O
                          56x      18y
                         11.2g    5.4g
   $\frac{56x}{18y}=\frac{11.2g}{5.4g}$       解得：$\frac{x}{y}$=$\frac{2}{3}$
所以该铁的氧化物的组成为：Fe₂O₃
（4）如果没有乙装置，混有的水蒸气被吸收丁装置，故生成水质量偏大，相当于氢气夺得的氧的质量增加，故测得结果中铁元素与氧元素的质量的比值偏小．
故该题的答案为：（1）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；（2）氢气（3）Fe₂O₃；（4）偏小．

点评 解答实验探究题首先明确该实验的目的是用还原性气体测定铁的氧化物的组成，再根据实验目的分析各实验装置的作用，逐一分析解答．