Question

10．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】草酸晶体（H₂C₂O₄•3H₂O）在浓H₂SO₄作用下受热分解，化学方程式为：H₂C₂O₄•3H₂O$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是d（填字母编号）．

【问题讨论】用如图所示装置进行实验：

（2）实验前应先检查装置的气密性．
（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是c、a（填字母编号）．
a．浓硫酸       b．澄清的石灰水      c．氢氧化钠溶液
（4）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【数据分析与计算】
（5）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．
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76%．
【实验评价】
反思：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偏小（填“偏小”、“不变”或“偏大”）．

Answer 1

分析 （1）根据草酸分解制取气体的反应物是固体，催化剂是液体，反应条件是加热进行分析；
（3）根据氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体生成碳酸钠和水，浓硫酸具有吸水性进行分析；
（4）根据一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳进行分析；
（5）根据实验前后称得E装置增重6.6g就是二氧化碳的质量，依据提供的数据进行计算；
【实验评价】根据实验中如果缺少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进行分析．

解答 解：（1）草酸分解制取气体的反应物是固体，催化剂是液体，反应条件是加热，所以选用d装置；
（3）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，故选：c、a；
（4）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（5）E装置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的质量=6.6g×$\frac{32}{44}$×100%=4.8g，依据化学方程式为可知，4.8g氧元素的质量一半来自于一氧化碳，一半来自于铁的氧化物，那么铁红中氧元素的质量是4.8g×$\frac{1}{2}$=2.4g，
则铁红中铁的质量分数为：$\frac{10g-2.4g}{10g}$×100%=76%；
【实验评价】实验中如果缺少C装置，水蒸气会进入E装置，导致二氧化碳的质量偏大，从而导致氧元素的质量偏大，会导致铁元素的质量偏小，从而导致铁红中铁元素的质量分数偏小．
故答案为：（1）d；
（3）c、a；
（4）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（5）76%；
【实验评价】偏小．

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．