题目内容

【题目】(10分)某课外活动小组的同学用下图所示装置,对氧化铁粉末(含少量铁粉)样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。请回答有关问题:

(1)实验目的:测定 。

(2)课外活动小组的同学在实验操作时,应注意加热前先通一会儿氢气,目的是 ,反应完后,还要继续通氢气到试管冷却,是为了 。

(3)实验现象和有关化学方程式如下表(H2的化学性质与CO相似):请完成表格。

实验现象

化学方程式

A中反应产生大量气泡;

A中:Zn+ H2SO4= ZnSO4+H2↑。

B中 粉末逐渐变黑色;

B中: 。

(4)实验数据记录和处理:经过规范的操作和正确的称量,得到如下两组数据(B中反应完全,C中吸收完全):

反应前

氧化铁完全反应后

①组

B:玻璃管的质量32.4克 氧化铁样品的质量10.0克

B:玻璃管和管内固体物质的质量40.0克

②组

C:干燥管和生石灰质量40.O克

C:干燥管和管内固体物质的质量43.0克

通过计算,同学们发现,用得到的两组数据求出的样品中氧化铁的质量分数不同。你觉得应该选择 组数据。样品中氧化铁的质量分数是_______。

(5)问题和讨论:

经过讨论,同学们对装置进行了改进,在 (填2个装置代号)之间增加了一个如图所示的D装置,再次实验后,用得到的两组数据求出的样品中氧化铁的质量分数基本相同。图D装置里的液体是 。

【答案】(1)测定氧化铁粉末样品中氧化铁的质量分数

(2)排尽空气,防止加热时发生爆炸, 为了防止空气进入使铁重新被氧化

(3)红棕色 3H2 + Fe2O3 高温 2Fe + 3 H2O

(4)① 80%

(5)A、B 浓H2SO4

【解析】

试题分析:(1)实验目的:测定测定氧化铁粉末样品中氧化铁的质量分数

(2)由于氢气具有可燃性,当氢气不纯时,遇到明火或高温可能发生爆炸,故在实验操作时,应注意加热前先通一会儿氢气,目的是排尽空气,防止加热时发生爆炸,反应完后,还要继续通氢气到试管冷却,是为了:为了防止空气进入使铁重新被氧化

(3)装置A中生成的氢气具有还原性,能与氧化铁反应,故B中的实验现象时:红棕色粉末逐渐变黑色,发生反应的化学方程式:3H2 + Fe2O3 高温 2Fe + 3 H2O

(4)用得到的两组数据求出的样品中氧化铁的质量分数不同,原因是装置C中的生石灰不仅会吸收装置B中生成的水,还会吸收原氢气中水分,这样会使水的质量偏大,从而计算出来的氧化铁的质量分数也偏大,故应该选择①组数据来计算,根据化学反应:3H2 + Fe2O3 高温 2Fe + 3 H2O,反应前后的质量差即为Fe2O3中的氧元素的质量,即=32.4g+10g-40g=2.4g,再根据元素质量=物质的质量×元素的质量分数,故可设氧化铁的质量为x,列式为:2.4g=x×48/160×100%,x=8g,故样品中氧化铁的质量分数=8g/10g×100%=80%

(5)故应对装置进行了改进,在A、B之间增加了一个如图所示的D装置(将氢气进行干燥),再次实验后,用得到的两组数据求出的样品中氧化铁的质量分数基本相同,图D装置里的液体是 浓H2SO4

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