Question

4．某化学小组在实验室模拟高炉炼铁，其部分装置如图1：

请完成下列填空：
（1）利用甲酸与浓硫酸反应HCOOH$→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H₂O制取CO，反应中浓硫酸的作用是催化剂、脱水剂和吸水剂．
（2）判断上述装置中CO与氧化铁发生反应的现象为红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊；该装置存在的缺陷是没有尾气处理装置，尾气中的CO能够污染空气．
（3）已知受热不均时，可发生副反应CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2FeO．为测定所得黑色产物中铁的含量，现有下列各有两根导管的甲、乙两试管如图2，用橡皮管连接对应接口后，倒置盛稀硫酸的试管．
①样品和稀硫酸应分别置于甲、乙仪器中（填“甲”或“乙”），甲、乙试管中接口的连接方式为：A连接D，B连接E，C连接F（填各接口的编号）．
②量气管可以用化学实验室中一种常用仪器来改装，该仪器的名称是碱式滴定管．当气体不再产生且恢复至室温时，如丙图所示量气管读数20.70mL．若量气之前的其他操作均正确，根据该读数并将产生的气体体积换算为标准状况后，所计算样品中铁的质量分数将偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”），原因是读数时量气管液面高于左侧液面，气体受到的压强增大，导致所测气体体积偏小（若无影响该空不必作答）．

Answer 1

分析 （1）由方程式HCOOH$→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H₂O，知反应生成了CO、H₂O，从反应物、产物、能否促进反应向正反应方向进行来考虑浓硫酸的作用；
（2）由方程式3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CO₂+2Fe描述实验现象；CO是有毒气体顾不能直接排放到空气中；
（3）①装置连接图，将盛稀硫酸的乙试管倒置后稀硫酸被压入甲试管，B、E相连起到平衡气压的作用，生成的氢气经C、F通入丙装置中，由G读出氢气的体积；
 ②仪器识别、量气管读数注意精确到0.01ml、误差分析俯视时偏小．

解答 解：（1）由方程式HCOOH$→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H₂O，知反应生成了CO、H₂O要想得到干燥的CO必须要除去H₂O故其作用是吸水剂，又因为生成物中有水生成，因此浓硫酸吸水可以促进反应不断的向正反应方向进行，故又为催化剂，浓硫酸又能将HCOOH物质中的H、O按照2：1比例进行脱去，形成水故又为脱水剂；
故答案为：催化剂、脱水剂和吸水剂；
（2）该装置发生反应为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CO₂+2Fe，Fe₂O₃本身为红棕色Fe为黑色顾现象为红色粉末变为黑色，且反应生成了CO₂，澄清石灰水变浑浊，所以现象为红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊；产生的CO是有毒的气体不能直接排放到空气中故缺陷是没有尾气处理装置，尾气中的CO能够污染空气，
故答案为：红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊；没有尾气处理装置，尾气中的CO能够污染空气；
（3）①因为副反应CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2FeO为测定所得其中黑色产物中铁的含量，黑色产物Fe、FeO为固体、溶解物质稀硫酸为液体，所以该实验装置为固+液的反应，所以应置于甲、乙装置中；（2）将盛稀硫酸的乙试管倒置后稀硫酸被压入甲试管，B、E相连起到平衡气压的作用，生成的氢气经C、F通入丙装置中，由G读出氢气的体积，
故答案为：甲、乙；D、E；
  ②仪器识别题，顾该仪器的名称是碱式滴定管；待左右液面齐时读数，注意精确到0.01ml，故为20.70ml；待装置内外气压相等，读数前应上下移动滴定管，使左右两边液面相平，读数时由于量气管液面高于左侧液面，因此气体受到的压强增大，导致所测气体体积偏小，则测得的氢气体积较小，相当于物质的量减小，间接导致测得的铁的物质的量减小，所以铁的含量偏小．
故答案为：碱式滴定管；20.70ml；偏小；读数时量气管液面高于左侧液面，气体受到的压强增大，导致所测气体体积偏小．

点评 本题难度不大，掌握浓硫酸的作用，以及CO还原Fe₂O₃原理中的实验现象，以及对有毒气体CO处理方法，以及读取液滴体积时不正确的读数方式带来的实验误差分析等．