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6.工业铁红的主要成分是Fe2O3,还含有少量的FeO、Fe3O4.为了测定铁红中铁的质量分数,兴趣小组的同学进行了如下实验,请你参与过程分析.
【资料1】草酸晶体(H2C2O4•3H2O)在浓H2SO4作用下受热分解,化学方程式为:
H2C2O4•3H2O$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CO2↑+CO↑+4H2O
【资料2】浓硫酸具有吸水性;氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳;碱石灰固体既能吸水又能吸收二氧化碳;CO能将FeO、Fe2O3、Fe3O4还原成铁.
(1)下列可用作草酸分解制取气体的装置是d(填字母编号).

【问题讨论】用如图所示装置进行实验:

(2)实验前应先检查装置的气密性.
(3)B装置的作用是验证二氧化碳已除尽.
(4)对D装置加热前和停止加热后,都要通入过量的CO,其中加热前作用是:将装置中的空气排出,防止发生爆炸.
(5)写出D装置中所发生反应的一个化学方程式3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2
【数据分析】
【资料3】铁的常见氧化物中铁的质量分数:
铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4
铁的质量分数77.8%70.0%72.4%
(6)称取铁红样品10.0g,用上述装置进行实验,测定铁红中铁的质量分数.
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g,则7.0<m<7.78.
②实验前后称得E装置增重6.6g,则此铁红中铁的质量分数是76.0%.
【实验评价】
反思1: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”).
反思2:请指出【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷缺少尾气处理装置.
【拓展探究】用100t含氧化铁80%的赤铁矿石理论上可冶炼出含铁98%的生铁多少吨?(结果保留1为小数)

分析 草酸晶体(H2C2O4•3H2O)在浓硫酸作用下受热分解,因此选用d装置;实验前应先检查装置的气密性,二氧化碳一般用氢氧化钠溶液吸收,用澄清的石灰水检验,还可以检验二氧化碳是否除尽,二氧化碳可以用浓硫酸干燥;加热之前通入一氧化碳的目的是:将装置中的空气排出,防止发生爆炸;加热之后通入一氧化碳的目的是:驱赶装置中滞留的二氧化碳,使其全部被E装置中碱石灰全部吸收.一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳,配平即可;如果全部是氧化铁,铁的最少量是10g×70%=7.0g,如果全部是氧化亚铁,铁的最大量是10g×77.8%=7.78g;E装置增重6.6g,那么二氧化碳是6.6g,氧元素的质量=6.6g×$\frac{32}{44}$=4.8g,因为4.8g氧元素的质量一半来自于一氧化碳,一半来自于铁的氧化物,那么铁红中氧元素的质量是4.8g÷2=2.4g,则铁红中铁的质量分数=$\frac{10g-2.4g}{10g}$×100%=76.0%;本实验中如果缺少C装置,水蒸气会通过,E装置也具有吸水性,因此E装置会增重,氧元素的质量偏大,则测得样品中铁的质量分数会偏小;实验装置的一个明显缺陷:缺少尾气处理装置或检验水是否除尽;由赤铁矿石的质量、氧化铁的质量分数、生铁中铁的质量分数,根据赤铁矿炼铁的化学方程式可以列式计算出炼出生铁的质量.

解答 解:(1)草酸晶体(H2C2O4•3H2O)在浓硫酸作用下受热分解,因此选用d装置,故答案为:d;
(2)实验前应先检查装置的气密性,故答案为:检查装置的气密性;
(3)B装置还可以检验二氧化碳是否除尽,故答案为:验证二氧化碳已除尽;
(4)加热之前通入一氧化碳的目的是:将装置中的空气排出,防止发生爆炸;加热之后通入一氧化碳的目的是:驱赶装置中滞留的二氧化碳,使其全部被E装置中碱石灰全部吸收.故答案为:将装置中的空气排出,防止发生爆炸.(合理即可)
(5)一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳,配平即可;故答案为:3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2,(一氧化碳与FeO、Fe3O4也可以)
(6)如果全部是氧化铁,铁的最少量是10g×70%=7.0g,如果全部是氧化亚铁,铁的最大量是10g×77.8%=7.78g;E装置增重6.6g,那么二氧化碳是6.6g,氧元素的质量=6.6g×$\frac{32}{44}$=4.8g,因为一个一氧化碳分子只能抢氧化铁中一个氧原子变成二氧化碳,因此氧元素的质量一半一半,4.8g氧元素的质量一半来自于一氧化碳,一半来自于铁的氧化物,那么铁红中氧元素的质量是4.8g÷2=2.4g,则铁红中铁的质量分数=$\frac{10g-2.4g}{10g}$×100%=76.0%;故答案为:①7.0;7.78;②76.0%
【实验评价】
本实验中如果缺少C装置,水蒸气会通过,E装置也具有吸水性,因此E装置会增重,氧元素的质量偏大,则测得样品中铁的质量分数会偏小;实验装置的一个明显缺陷:缺少尾气处理装置.故答案为:偏小;缺少尾气处理装置;
【拓展探究】设理论上可以炼出含铁98%的生铁的质量为x.
Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2
160            112
100t×80%      98%x
$\frac{160}{100t×80%}$=$\frac{112}{98%x}$
 解得:x≈57.1t
答:可炼出含铁98%的生铁57.1t

点评 本考点属于实验探究题,实验探究题是近几年中考的热点之一,它包括实验方法和过程的探究,实验结论和实验规律的探究等.本题通过实验现象和分析,得到了正确的结论,属于实验过程和结论的探究.同学们要具体分析,综合掌握.本题型主要出现在实验题中.

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