Question

化学兴趣小组的同学对一份固体样品进行了探究．通过实验已确定该样品由氧化铁和铁粉混合而成．为进一步探究各成分的含量，他们称取了13.6g固体样品，用图1所示的装置继续实验，测定的部分数据如图2所示．

【实验步骤】
（1）按图连接装置，并检查装置气密性．称取13.6g样品，放入硬质玻璃管中；
（2）先通一段时间CO，再点燃酒精喷灯；
（3）待反应结束，熄灭酒精喷灯，再缓缓同入一段时间CO；
（4）冷却至室温，称取硬质玻璃管中固体质量
（5）测定澄清石灰水较反应前增重4.4g
反应前先通CO的目的

 

；硬质玻璃管中发生反应的化学方程式

 

；广口瓶中观察到的现象

 

．
【数据处理】
请你根据有关数据，计算样品中氧化铁的质量分数．（请在答题纸上写出完整的解题步骤）
【问题讨论】
（1）有同学不赞同使用步骤（5）中的数据，原因是

 

．
（2）从环境保护的角度，请你提出一个实验改进的措施

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,一氧化碳还原氧化铁,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：【实验步骤】根据一氧化碳属于可燃性气体，不纯容易发生爆炸，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳以及二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊进行解答；
【数据处理】根据反应前后固体质量减少的部分是氧化铁中氧元素的质量，根据氧元素的质量可以计算氧化铁的质量，从而进一步求出样品中氧化铁的质量分数进行解答；
【问题讨论】
（1）根据氢氧化钙微溶于水，所以二氧化碳不一定全部被吸收或一氧化碳从溶液中逸出带走部分水蒸气进行解答；
（2）根据一氧化碳有毒，会污染空气进行解答．

解答：解：【实验步骤】一氧化碳属于可燃性气体，不纯容易发生爆炸，所以反应前先通CO的目的排尽空气，防止发生爆炸；一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，发生反应的化学方程式3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以广口瓶中观察到的现象澄清石灰水变浑浊；故填：排尽空气，防止发生爆炸；3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；澄清石灰水变浑浊；
【数据处理】
设固体样品中氧化铁的质量为x．
氧化铁中氧元素的质量为：13.6g-11.2g=2.4g
则有：x×

48

160

×100%=2.4g
x=8g
样品中氧化铁的质量分数=

8g

13.6g

×100%=58.8%
答：固体样品中氧化铁的质量是8g．
【问题讨论】
（1）氢氧化钙微溶于水，所以二氧化碳不一定全部被吸收或一氧化碳从溶液中逸出带走部分水蒸气，所以不赞同使用步骤（5）中的数据；故填：二氧化碳不能被完全吸收或一氧化碳从溶液中逸出带走部分水蒸气；
（2）一氧化碳有毒，会污染空气，所以实验改进的措施导管口点燃一盏酒精灯或用气球收集尾气．故填：导管口点燃一盏酒精灯或用气球收集尾气．

点评：本题对一氧化碳还原氧化铁进行了综合的考查，既包括方程式、实验步骤、装置等知识的考查，又考查了相关计算，有一定的难度．