Question

9．工业铁红的主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₃O₄．为了测定铁红中铁元素的质量分数，某兴
趣小组的同学在老师的指导下，用如下装置进行探究，整套装置气密性良好，反应所需试剂均足量．

【资料】I．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$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{加热}$CO₂↑+CO↑+4H₂O；
II．碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物．
请回答下列问题：
（1）装置A中装有氢氧化钠溶液，装置C的主要作用是吸收水蒸气；
（2）装置B的主要作用是检验二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收；
（3）写出装置D中发生的主要化学反应方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）称取铁红样品mg，用上述实验装置进行实验，若反应前后E装置质量增重了ng，则此时铁红样品中铁元素的质量分数为$\frac{1100m-400n}{11m}$%；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”）．
（5）本实验装置的一个明显缺陷是没有处理尾气．

Answer 1

分析 （1）装置A中装有氢氧化钠溶液，用来除去混合气体中的二氧化碳；
装置C的主要作用是吸收水蒸气；
（2）装置B的主要作用是检验二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收；
（3）装置D中发生的主要化学反应是：高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；
（4）根据反应的化学方程式及其提供的数据可以进行相关方面的计算；
（5）一氧化碳有毒，扩散到空气中污染环境．

解答 解：（1）装置A中装有氢氧化钠溶液，装置C的主要作用是吸收水蒸气．
故填：氢氧化钠溶液；吸收水蒸气．
（2）装置B的主要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．
（3）装置D中发生的主要化学反应是：高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学性方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁和一氧化碳反应的化学方程式为：
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO₂，Fe₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4CO₂，
由反应的化学方程式可知，反应生成的二氧化碳中，氧元素一半来自于铁的氧化物，因此铁红样品中氧元素质量为：ng×$\frac{32}{44}$×$\frac{1}{2}$=$\frac{4}{11}$ng，
铁红样品中铁元素质量为：mg-$\frac{4}{11}$ng=$\frac{11m-4n}{11}$g，
则此时铁红样品中铁元素的质量分数为：（$\frac{11m-4n}{11}$g÷mg）×100%=$\frac{1100m-400n}{11m}$%，
本实验中如果缺少C装置，会导致测定的二氧化碳质量偏大，从而导致测得样品中铁的质量分数偏小．
故填：$\frac{1100m-400n}{11m}$%；偏小．
（5）本实验装置的一个明显缺陷是没有处理尾气．
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．