Question

6．某化学兴趣小组在实验室利用下列实验装罝及药品，完成以下实验任务：①制备纯净干燥的二氧化碳气体②用一氧化碳气体测定某不纯氧化铁样品的纯度．试根据题目耍求，回答下列问题：（设过程中所有发生的反应都恰好完全进行，实验中可能挥发少量的HCl气体）．

（1）若要用石灰石和稀盐酸为原料制备并收集纯净干燥的二氧化碳，小组设计的仪器的连接顺序为A→D→E→F．
①仪器A中发生反应的化学方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
②上述仪器连接的顺序是否合理？请简述理由：不合理，气体再通过碳酸氢钠溶液时仍然会带走一定量的水蒸气．
（2）欲用含二氧化碳的一氧化碳气体，测定某不纯氧化铁样品的纯度（杂质不反应），并验证反应中气体生成物的性质，某同学所选仪器的连接顺序为：混合体→B→C→G．
①装置C中出现的现象是：石灰水变浑浊．
②若反应前装置B中样品质S为ag，反应后装罝B中固体质量为bg，则样品中氧化铁的质量分数为$\frac{3（a-b）}{10a}$（用含a和b的代数式表示）．
③若用反应后装置C中增加的质量来计算样品中氧化铁的质量分数，结果将偏大（选填“偏大”、“偏小”、“不受影响”之一），请说明理由原混合气体中的CO₂也进入C中，使质量偏大．

Answer 1

分析 （1）实验室中常用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，产生氯化钙、水和二氧化碳，写出化学反应方程式；
要收集一瓶干燥、纯净的二氧化碳气体，就要把杂质氯化氢气体和水蒸气除去，氯化氢气体用碳酸氢钠溶液除去，水蒸气用浓硫酸除去；
（2）根据二氧化碳与氢氧化钙的反应分析实验的现象；
根据B装置减少的质量就是氧化铁中氧元素的质量可求出氧化铁的质量，再求出氧化铁样品中氧化铁的纯度．
实验前没有除去一氧化碳中混有的二氧化碳，导致装置C增重的质量偏大，导致计算出来的氧化铁质量偏大．

解答 解：（1）①实验室中常用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，产生氯化钙、水和二氧化碳，化学反应方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
故填：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②要收集一瓶干燥、纯净的二氧化碳气体，就要把杂质氯化氢气体和水蒸气除去，要先除氯化氢气体，氯化氢气体与碳酸氢钠溶液反应生成氯化钠、水和二氧化碳，因此可以除去氯化氢气体；再用浓硫酸进行干燥，最后收集；故填：不合理，气体再通过碳酸氢钠溶液时仍然会带走一定量的水蒸气；
（2）①二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，所以，仪器C中看到的现象是澄清的石灰水变浑浊．故填：石灰水变浑浊；
②装置B减少的质量即为氧化铁中氧元素的质量，为（a-b）g；
因此Fe₂O₃的质量为（a-b）g×$\frac{16×3}{56×2+16×3}×100%$=$\frac{3（a-b）g}{10}$
则样品中氧化铁的质量分数为$\frac{\frac{3（a-b）g}{10}}{ag}×100%$=$\frac{3（a-b）}{10a}$；故填：$\frac{3（a-b）}{10a}$；
10（a-b）/3a
③实验前没有除去一氧化碳中混有的二氧化碳，导致装置C增重的质量偏大，导致计算出来的氧化铁质量偏大；故填：偏大；原混合气体中的CO₂也进入C中，使质量偏大．

点评 明确装置的选取方法，了解制取二氧化碳的反应原理，一氧化碳的性质及其应用；考查了学生对知识的掌握和应用．应全面地掌握二氧化碳的制取、一氧化碳还原氧化铁的知识才能解答好本题．