Question

某同学为测定12g含杂质的氧化铁样品中氧化铁的质量分数，利用稀硫酸和锌粒制取氢气，设计了下图所示的装置，进行有关的实验探究（提示：3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O杂质不参加反应，假定每步均完全反应或吸收）．请回答有关问题：
得到如下数据：

装置	B	C
反应前质量	86.3g	284.2g
反应后质量	83.9g	286.9g

（1）请计算样品中氧化铁的质量分数．（写出计算步骤，计算结果精确到0．l%）
（2）该实验还可测定组成水的各元素之间的质量关系，请用表中实验数据列式表示出水中氢、氧元素的质量比为______（不用化简）；若玻璃管中的氧化铁没有完全反应，则求得水中氢、氧元素的质量比会______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）C装置为浓硫酸，吸收反应生成的水，故C装置增加的重量就是生成的水的质量，然后根据化学方程式，根据水的质量求出氧化铁的质量，然后计算出氧化铁的质量分数．
（2）根据B装置中减少的质量为氧元素的质量，又根据C装置中增加的质量为水的质量，水由氢元素和氧元素组成，故水的质量减去氧元素的质量就是氢元素的质量，故而可求出氢氧元素的质量比．物质的组成是一定的，水中氢氧元素的质量比是一定的，故即使玻璃管中的氧化铁没有完全反应，水中氢氧元素的质量比是不变的．
解答：解：（1）生成水的质量为286.9g-284.2g=2.7g
设样品中氧化铁的质量为X
3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O
     160           3×18
      x             2.7g

x=8g
样品中氧化铁的质量分数为：×100%≈66.7%
答：样品中氧化铁的质量分数为66.7%
（2）根据B装置中减少的质量为氧元素的质量，即86.3g-83.9g，又根据C装置中增加的质量为水的质量，水由氢元素和氧元素组成，故水的质量减去氧元素的质量就是氢元素的质量，即（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g），故氢元素和氧元素的质量比为：【（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g）】：（86.3g-83.9g）；
因为物质的组成是一定的，水中氢氧元素的质量比是一定的，故即使玻璃管中的氧化铁没有完全反应，水中氢氧元素的质量比是不变的．
故答案为：（1）样品中氧化铁的质量分数为66.7%．
（2）【（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g）】：（86.3g-83.9g）；不变；
点评：根据所给的实验数据分析，B装置减少的质量是氧元素的质量，C装置增加的质量是反应生成的水的质量，这是解决本题的关键．