Question

工业铁红的主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₃O₄．为了测定铁红中铁元素的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下实验，请你参与过程分析．
【资料1】草酸晶体（H₂C₂O₄?3H₂O）在受热分解，化学方程式为：H₂C₂O₄?3H₂O

△   .

 CO₂↑+CO↑+4H₂O
【问题讨论】用如图所示装置进行实验：

（1）实验前应先

 

．
（2）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是

 

、

 

（填字母编号）
a．浓硫酸       b．澄清的石灰水      c．氢氧化钠溶液
（3）B装置的作用是

 

．
（4）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：①加热前：

 

． ②停止加热后：

 

、

 

．

铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
铁的质量分数	77.8%	70.0%	72.4%

（5）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式

 

．
【资料2】铁的常见氧化物中铁的质量分数：
（6）称取铁红样品10.0g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数．①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则

 

＜m＜

 

．②实验前后称得E装置增重6.6g，则此铁红中铁的质量分数是

 

．
【实验评价】反思1：本实验中如果缺少C装置（不考虑其它因素），则测得样品中铁的质量分数会

 

（填“偏小”、“不变”或“偏大”）．反思2：请指出【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷

 

．如果利用D减少质量进行计算可以吗？

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,一氧化碳的化学性质,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：（1）凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；
（2）氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体；
浓硫酸具有吸水性，可以用来干燥二氧化碳、一氧化碳、氢气、氧气等气体；
（3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
（4）一氧化碳具有可燃性，与空气或氧气混合达到一定程度时，遇明火会发生爆炸；
（5）氧化铁在高温条件下能和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；
（6）根据提供的数据可以进行相关方面的计算；
一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境．

解答：解：（1）实验前应先检查装置的气密性．
故填：检查装置气密性．
（2）A在应该放氢氧化钠溶液，除去一氧化碳中的二氧化碳，B中的氢氧化钙溶液用来验证一氧化碳中的二氧化碳是否除尽，C中应该放浓硫酸，除去一氧化碳中的水蒸气．
故填：c；a．
（3）B装置的作用是检验一氧化碳中是否含有二氧化碳．
故填：检验一氧化碳中是否含有二氧化碳．
（4）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：①加热前排出玻璃管中的空气，防止发生爆炸；
 ②停止加热后驱赶装置中滞留的二氧化碳，使其全部被E装置中碱石灰吸收．
故填：排出玻璃管中的空气，防止发生爆炸；驱赶装置中滞留的二氧化碳；使其全部被E装置中碱石灰吸收．
（5）D装置中，高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂．
（6）如果全部是氧化铁，铁的最少量是10g×70%=7.0g；
如果全部是氧化亚铁，铁的最大量是10g×78%=7.8g；
E装置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的质量=6.6g×

32

44

×100%=4.8g，
因为4.8g氧元素的质量一半来自于一氧化碳，一半来自于铁的氧化物，那么铁红中氧元素的质量是4.8g÷2=2.4g，
则铁红中铁的质量分数=

10.0g-2.4g

10.0g

×100%=76.0%；
本实验中如果缺少C装置，水蒸气会进入E装置，导致二氧化碳的质量偏大，从而导致氧元素的质量偏大，会导致铁元素的质量偏小，从而导致铁红中铁元素的质量分数偏小；
【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷是没有处理一氧化碳，一氧化碳进入空气中会污染环境；
D减少质量就是铁红中氧元素的质量，根据氧元素的质量可以计算铁红中铁元素的质量，进一步可以计算铁红中铁元素的质量分数．
故填：7.0；7.8；76.0%；偏小；缺少尾气处理装置；可以．

点评：合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．