Question

【題目】工業鐵紅的主要成分是Fe2O3，還含有少量的FeO、Fe3O4。為了測定鐵紅中鐵的質量分數，興 趣小組的同學進行了如下實驗，請你參與過程分析。

（查閱資料）

①草酸晶體在濃H2SO4作用下受熱分解，化學方程式為：H2C2O43H2OCO2↑+CO↑+4H2O

②堿石灰是固體NaOH和CaO的混合物，能吸收水蒸氣和二氧化碳

③鐵的常見氧化物中鐵的質量分數：

稱取鐵紅樣品10.0g，用上述裝置進行實驗，測定鐵紅的質量分數。

（1）D中充分反應后得到Fe粉的質量為mg，則_______＜m＜_______。

（2）實驗前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質量分數是_______。

（實驗評價）

（4）反思1：本實驗中如果缺少F裝置(不考慮其它因素)，則測得樣品中鐵的質量分數會_____(填 “偏小”、“不變”或“偏大”)。

（5）反思2：請指出實驗裝置的一個明顯缺陷_________。

（6）取出適量鐵加入稀硫酸中恰好完全反應得到硫酸亞鐵溶液，將一包由6.5克鋅、4.8克鎂、2.4克碳 混合而成的粉末，加入到此溶液中。實驗結束后，測得剩余固體中含有三種物質。則剩余固體的質量可能是（___________）

A 19g B 21g C 20g D 19.2g

Answer 1

【答案】7.0 7.78 76.0% 偏小 缺少尾氣處理裝置或未檢驗水是否除盡 A

【解析】

工業鐵紅的主要成分是Fe2O3，還含有少量的FeO、Fe3O4，氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，樣品中鐵的質量分數等于樣品中鐵的質量除以樣品的質量。

（1）根據鐵紅中三種鐵的氧化物的含鐵量，氧化鐵中鐵元素的質量分數最小，氧化亞鐵中鐵元素的質量分數最大，假設鐵紅中完全為氧化鐵，則D中充分反應后得到鐵粉的質量為

，假設鐵紅中完全為氧化亞鐵，則D中充分反應后得到鐵粉的質量為

，D中充分反應后得到Fe粉的質量為mg，則7.0g＜m＜7.78g。

（2）實驗前后稱得E裝置增重6.6g即為一氧化碳還原鐵的氧化物后生成的二氧化碳的質量，由化學方程式即質量守恒定律可知，二氧化碳中氧元素有一半來自于鐵的氧化物，質量為，則此鐵紅中鐵的質量分數為。

（4）反思1：本實驗中如果缺少F裝置(不考慮其它因素)，E裝置會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，導致質量偏大，計算出的氧元素的質量偏大，導致測定樣品中鐵的質量分數偏小。

（5）反思2：實驗裝置的一個明顯缺陷是缺少尾氣處理裝置或未檢驗水是否除盡。

（6）鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，鎂的金屬活動性強于鋅，鋅強于鐵，鎂先和硫酸亞鐵反應生成硫酸鎂和鐵，鋅和硫酸亞鐵反應生成硫酸鋅和鐵，碳不參與反應，實驗結束后，測得剩余固體中含有三種物質，剩余固體中含有碳、鐵，鎂。

設6.5克鋅完全反應生成鐵的質量為x

設4.8克鎂完全反應生成的鐵的質量為y

剩余固體的最大質量可能為。

故選A。