Question

4．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图1实验装置进行实验：

Ⅰ定性分析
（1）实验时要“先通一氧化碳气体，后加热”的目的是排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸．
（2）装置A中发生反应的方程式为3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）实验装置B中的现象是石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0．
（4）该装置的设计有一明显不当之处，你的改进方案是将尾气点燃或用气球收集．
Ⅱ定量分析
该兴趣小组按照科学的方案完成实验后，对通入足量CO充分反应后的管内固体X进行如图2的后续实验探究：回答下列问题：
（5）写出固体X与稀盐酸反应的方程式Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（6）如何判断固体C已洗涤干净？（简述步骤、现象、结论）取最后的洗涤液滴加紫色石蕊试液，看是否变红，若不变红，说明已洗干净．
（7）根据以上实验流程，可知原混合物中铜的质量为4 g，请进一步计算原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数．（写出过程）

Answer 1

分析 根据一氧化碳还原氧化铁的步骤、注意事项解答；根据金属与酸反应规律、酸的化学性质及化学方程式进行计算分析解答．

解答 解：（1）一氧化碳具有可燃性，点燃时会可能发生爆炸，实验时要“先通一氧化碳气体，后加热”目的是排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（3）实验装置B中二氧化碳通入石灰水中，现象是 澄清石灰水变浑浊；发生反应的化学方程式CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0
（4）一氧化碳有剧毒，不能直接排放到空气中，故需将尾气点燃或用气球收集起来．
（5）铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，方程式为Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（6）反应后管内固体是铁和铜的混合物，加入过量盐酸后，铁与盐酸反应产生氢气，根据氢气的质量可求出铁的质量，根据铁元素的质量可求出氧化铁的质量．反应后溶液中的溶质是铁与盐酸反应生成的氯化亚铁和剩余的盐酸，固体C是铜，表面残留着盐酸，故可取最后的洗涤液滴加紫色石蕊试液，看是否变红确定是否洗涤干净．
（7）设铁的质量为x，
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56              2
x               0.4g  
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.4g}$
     x=11.2g    
所以氧化铁的质量为  $\frac{11.2g×160}{112}$=16g，
所以原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数为$\frac{4g}{4g+16g}$×100%=20%
故答案为：（1）排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸
（2）3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（3）石灰水变浑浊CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0
（4）将尾气点燃或用气球收集
（5）Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
（6）取最后的洗涤液滴加紫色石蕊试液，看是否变红，若不变红，说明已洗干净．
（7）4．

点评 化学反应前后元素质量守恒，根据铁元素质量守恒可求出氧化铁质量，进而求出铜的质量分数．