Question

12．工业铁红主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₂O₄．
【查阅资料】1．草酸晶体（H₂C₂O₄•3H₂O）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为：H₂C₂O₄•3H₂O$\frac{\underline{\;H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+4H₂O．
2．碱石灰是固体NaOH和CaO的混合物，能吸收水蒸气和二氧化碳．
3．铁的常见氧化物中铁的质量分数：

铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
铁的质量分数	77.8%	70.0%	72.4%

【问题讨论】为了测定铁红中铁的质量分数，小组同学进行如下实验．（装置气密性良好）

（1）该实验为了保证进入E中的气体是纯净、干燥的CO，则B、C、D中的试剂依次是cba．（填字母序号）
a．浓硫酸   b．澄清的石灰水   c．氢氧化钠溶液
（2）C装置的作用是检验二氧化碳是否除尽．
（3）写出E装置中所发生反应的一个化学方程式：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂（或4CO+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4CO₂或CO+FeO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO₂）．
（4）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．
①若E中充分反应后得到铁粉的质量为mg，则7.0＜m＜7.78．
②若实验前后称得F装置增重7.7g，则此铁红中铁的质量分数是72%．
【实验反思】
（1）如果缺少装置G（不考虑其他因素），则测得样品中铁的质量分数会偏小（选填“偏小”“不变”或“偏大”）．
（2）该实验装置的一个明显缺陷是缺少尾气处理装置．

Answer 1

分析 【问题讨论】（1）根据气体的除杂与干燥方法来分析；
（2）根据二氧化碳的检验方法来分析；
（3）根据化学反应的原理以及化学方程式的写法来分析；
（4）根据极限法进行猜想以及质量守恒定律来分析解答；
【实验反思】（1）G装置中的碱石灰可以吸收空气中水和二氧化碳；
（2）尾气中含有有毒的一氧化碳．

解答 解：【问题讨论】（1）制取的气体中含有一氧化碳、二氧化碳和水蒸气，要得到纯净、干燥的CO，就需要先用氢氧化钠溶液除去其中的二氧化碳，然后用澄清的石灰水来检验二氧化碳是否完全除去，最后用浓硫酸进行干燥；故填：cba；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，所以装置C的作用是检验二氧化碳气体是否除尽；故填：检验二氧化碳气体是否除尽；
（3）在高温的条件下，一氧化碳能将铁的氧化物还原为铁，同时生成二氧化碳，故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂（或4CO+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4CO₂或CO+FeO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO₂）；
（4）①根据铁红中三种铁的氧化物的含铁量可知，氧化铁中铁元素的质量分数最小，氧化亚铁中铁元素的质量分数最大．则假设铁红中完全为氧化铁，则E中充分反应后得到铁粉的质量为10g×70%=7.0g；假设铁红中完全为氧化亚铁，则E中充分反应后得到铁粉的质量为10g×77.8%=7.78g，而；故填：工业铁红主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₃O₄，则E中充分反应后得到铁粉的质量介于7.0g～7.78g之间；故填：7.0；7.78；
②装置F增重的质量即为一氧化碳还原铁的氧化物后生成的二氧化碳的质量，由化学方程式以及质量守恒定律可知，二氧化碳中的氧元素有一半来自于铁的氧化物，质量为：7.7g×$\frac{32}{44}×100%$×$\frac{1}{2}$=2.8g，则此铁红中铁的质量分数是$\frac{10.0g-2.8g}{10.0g}×100%$=72%；故填：72%；
【实验反思】（1）若没有装置G，则F会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳而质量偏大，则计算出的氧元素质量偏大，导致测得样品中铁的质量分数偏小，故填：偏小；
（2）一氧化碳有毒，排放到空气中会污染大气，所以实验装置的一个明显缺陷：缺少尾气处理装置；故填：缺少尾气处理装置．

点评 本题通过实验现象和分析，得出结论，属于实验过程和结论的探究．同学们要具体分析，综合掌握，细心解答．