Question

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

［資料1］堿石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳；濃硫酸可以吸收水蒸氣；

［資料2］實驗室常用氫氧化鈉溶液來除去CO2 反應生成碳酸鈉和水；用澄清的石灰水

來檢驗CO2氣體；

［資料3］草酸晶體（H2C2O4·3H2O）在濃H2SO4作用下受熱分解，化學方程式為：

H2C2O4·3H2OCO2↑+ CO↑+ 4H2O

（1）下列可用作草酸分解制取氣體的裝置是 （填字母編號）。

【問題討論】用下圖所示裝置進行實驗：

A B C D E F

（2）實驗前應先 。

（3）進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是 、 （填字母編號）。

a．濃硫酸 b．澄清的石灰水 c．氫氧化鈉溶液

（4）寫出A裝置中發生的化學反應方程式 。

（5）B裝置的作用是 。

（6）對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：

①加熱前 。 ②停止加熱后 。

（7）寫出D裝置中所發生反應的一個化學方程式 。

【數據分析與計算】

［資料4］鐵的常見氧化物中鐵的質量分數：

鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
鐵的質量分數	77.8％	70.0％	72.4％

（8）稱取鐵紅樣品10.0 g，用上述裝置進行實驗，測定鐵紅中鐵的質量分數。

① D中充分反應后得到Fe粉的質量為m g，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】

反思1：本實驗中如果缺少C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”）。

反思2：請指出【問題討論】中實驗裝置的一個明顯缺陷 。

Answer 1

【答案】（1）d（2）檢查裝置的氣密性（3）ca（4）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O（5）驗證CO2已除盡（6）①將裝置中的空氣排出，防止發生爆炸（或以免產生測定誤差）②驅趕裝置中滯留的CO2，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收（或防止空氣進入，鐵被氧化）（7）Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO2（8）①7.0；7.78②76.0%（76%）反思1：偏小

反思2：缺少尾氣處理裝置（意思相近均給分）或未檢驗水是否除盡

【解析】

試題分析：可用作草酸分解制取氣體的裝置是ｄ，因為過程中需要加熱，同時濃硫酸做催化劑，試管不能向下傾斜，所以裝置為ｄ，實驗前應先檢查裝置的氣密性，進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是氫氧化鈉溶液和濃硫酸，先用氫氧化鈉溶液將二氧化碳吸收掉，然后濃硫酸將水分完全吸收，二者順序不能顛倒，否則會使得水分不能完全吸收；A裝置中發生的化學反應方程式CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；B裝置的作用是驗證CO2是否除盡，對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：①加熱前通入一氧化碳目的是將裝置中的空氣排出，防止發生爆炸。②停止加熱后繼續通入一氧化碳目的是防止空氣進入，鐵被氧化或者驅趕裝置中滯留的CO2，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收。D裝置中所發生反應的一個化學方程式Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO2；根據表格看：如果是含鐵量最高的氧化亞鐵的話，最后得到的鐵的質量為7.78克，而如果是含鐵最低的氧化鐵，最后得到的鐵的質量=7.0克；所以7.0克＜m＜7.78克；E裝置增重6.6克，說明產生的二氧化碳的質量為6.6克，其中的氧元素一半來自鐵的氧化物，所以那么鐵紅中氧元素的質量是4.8g÷2=2.4g，則鐵紅中鐵的質量分數=×100%=76.0%；實驗反思：本實驗中如果缺少C裝置，水蒸氣會通過，E裝置也具有吸水性，因此E裝置會增重，氧元素的質量偏大，則測得樣品中鐵的質量分數會偏小；實驗裝置的一個明顯缺陷：缺少尾氣處理裝置．故答案為：偏小；缺少尾氣處理裝置．