Question

18．为了测定某样品中氧化铁（Fe₂O₃）的质量分数（杂质不含铁元素，且不溶于水和酸），化学兴趣小组的同学进行了如下的实验．
【查阅资料】
①草酸（H₂C₂O₄）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O
②碱石灰能吸收二氧化碳和水蒸气
【实验设计及操作】用下图所示装置进行实验：
 
【问题讨论】
（1）进入E中的气体是纯净、干燥的CO，则B、C、D中依次是③（填序号）．
①浓硫酸、石灰水、氢氧化钠溶液 ②石灰水、氢氧化钠溶液、浓硫酸
③氢氧化钠溶液、石灰水、浓硫酸
（2）G的作用是防止空气（中CO₂和水蒸气）进入F；
（3）E中反应的化学方程式是3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）上述实验装置的一处明显缺陷是：没有处理尾气装置．
【数据处理】
称取样品mg，用上述装置进行实验，充分反应后称量F装置增重ng．则样品中氧化铁质量分数为$\frac{160n}{132m}×100%$．
【实验反思】
当观察到E中固体全部变黑后，若立即停止通CO，则测得的样品中氧化铁的质量分数偏小（填“偏大”，“偏小”，“无影响”）．

Answer 1

分析 【问题讨论】
从进入E中的气体是纯净、干燥的CO，就要除去混合气体中的二氧化碳和水分；先用装置中氢氧化钠溶液除去混合气体中的二氧化碳、再用石灰水检验混合气体中的二氧化碳是否除干净、最后用浓硫酸是除去水分去分析解答；
从还要继续通往CO，以便让装置E中的产生二氧化碳全部进入F装置去分析解答；一氧化碳在高温的条件下将氧化铁还原为铁，同时生成二氧化碳；
从由于利用称量F装置增加重量（二氧化碳）去计算参加反应的氧化铁的质量，故要外界防止外界空气（中CO₂和水蒸气）进入F去分析解答；
从反应物CO是空气污染物，在实验时要把剩余的CO除去去分析解答；
【数据处理】根据二氧化碳的质量求出氧化铁的质量分数．
【实验反思】从装置E中的产生二氧化碳没有进入F装置，会导致F增加质量减小，使二氧化碳质量偏小，导致计算得出氧化铁的质量分数减小去分析解答．

解答 解：【问题讨论】（1）由草酸（H₂C₂O₄）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+H₂O可知，由于进入E中的气体是纯净、干燥的CO，就要除去混合气体中的二氧化碳和水分；先用装置中氢氧化钠溶液除去混合气体中的二氧化碳、再用石灰水检验混合气体中的二氧化碳是否除干净、最后用浓硫酸是除去水分；故答案为：③；
（2）由于利用称量F装置增加重量（二氧化碳）去计算参加反应的氧化铁的质量，故要外界防止外界空气（中CO₂和水蒸气）进入F；故答案为：防止空气（中CO₂和水蒸气）进入F；
（3）在高温加热的条件下氧化铁与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）由于反应物CO是空气污染物，在实验时要把剩余的CO除去；故答案为：没有处理尾气装置；
【数据处理】解：设样品中氧化铁的质量分为X
               Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
               160                132         
             mg×x                 ng                              
$\frac{160}{132}=\frac{mgx}{ng}$
x=$\frac{160n}{132m}×100%$
故答案为：$\frac{160n}{132m}×100%$；
【实验反思】当观察到E中固体全部变黑后，若立即停止通CO，装置E中的产生二氧化碳没有进入F装置，会导致F增加质量减小，使二氧化碳质量偏小，导致计算得出氧化铁的质量分数减小；故答案为：偏小．

点评 本题主要考查一氧化碳与氧化铁反应实验装置、实验现象、一氧化碳的化学性质和反应原理以及环保的问题，化学方程式的计算，细心分析即可．