题目内容

4．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1】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】用图所示装置进行实验：

（2）实验前应先检查装置气密性．
（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）B装置的作用是检验二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收．
（5）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加热前排出装置中的空气，避免发生安全事故． ②停止加热后使反应生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收．
（6）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\;}}{\;}$2Fe+3CO2，或FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO2，或Fe3O4+4CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4CO2．
【数据分析与计算】【资料2】铁的常见氧化物中铁的质量分数：
铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4
铁的质量分数77.8%70.0%72.4%
（7）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14.0＜m＜15.56．
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76%．
【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偏小（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没有处理尾气 ．

分析 （1）根据草酸分解的条件可以判断制取气体的装置；
（2）要熟悉各种仪器的名称、用途和使用方法；
（3）氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳，浓硫酸能够吸收水蒸气；
（4）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
（5）一氧化碳和空气或氧气混合达到一定程度时，遇明火或加热会发生爆炸；
（6）高温条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，和氧化亚铁反应生成铁和二氧化碳，和四氧化三铁反应生成铁和二氧化碳；
（7）根据提供的数据可以计算铁的质量范围；
根据反应生成二氧化碳的质量可以计算则此铁红中铁的质量分数；
碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳；
一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境．

解答 解：（1）草酸分解需要浓硫酸参加，并且需要加热，应该用d装置作为发生装置．
故填：d．
（2）实验前应先检查装置气密性．
故填：检查装置气密性．
（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是氢氧化钠溶液、浓硫酸，分别用来吸收二氧化碳和水蒸气．
 故填：c；a．
（4）B装置的作用是检验二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收．
故填：检验二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收．
（5）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：排出装置中的空气，避免发生安全事故，使反应生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收．
故填：排出装置中的空气，避免发生安全事故；使反应生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收．
（6）高温条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，和氧化亚铁反应生成铁和二氧化碳，和四氧化三铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2，FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO2，Fe3O4+4CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4CO2．
故填：Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2，或FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO2，或Fe3O4+4CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4CO2．
（7）①铁粉质量最大为：10.0g×77.8%=7.78g，最小为：10.0g×70.0%=7.0g，因此D中充分反应后得到Fe粉的质量为mg时，则7.0＜m＜7.78．
故填：7.0；7.78．
②实验前后称得E装置增重6.6g，说明反应生成了6.6g二氧化碳，6.6g二氧化碳最大氧元素一半来自于铁红，铁红中的氧元素质量为：6.6g×$\frac{32}{44}$×100%÷2=2.4g，
则此铁红中铁的质量分数是：$\frac{10.0g-2.4g}{10.0g}$×100%=76%，
故填：76%．
【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），部分水蒸气会进入E装置中，导致测定的二氧化碳质量偏大，从而导致测得样品中铁的质量分数偏小．
故填：偏小．
反思2：【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷没有处理尾气，会导致一氧化碳进入空气中污染环境．
故填：没有处理尾气．

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．

练习册系列答案
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20．以下四幅元素含量示意图与文字描述对应正确的是（　　）
A．
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地壳中		D．
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A．①③两图所示的粒子化学性质相似
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