Question

某铁矿石的主要成分是Fe₂O₃，是冶炼金属铁的原料．某兴趣小组想测定该铁矿石中铁的含量，利用氢气来还原Fe₂O₃，设计了如下实验方案（注：铁矿石中的杂质在高温下不分解，也不参加反应）．

（1）如果用锌粒与浓盐酸来制取氢气，可以选择图㈠________（填序号）发生装置；装置②的主要仪器有分液漏斗、带导管的双孔胶塞和________（填仪器名称）．
（2）制得的氢气常含有少量水蒸气和HCl气体，若要得到干燥、纯净的氢气，需要通过④和⑤装置，则装置按导管字母连接的顺序是：发生装置→________→________→________→________→收集装置．

（3）若要检验氢气中的杂质HCl，可把________装置．中的试剂换成________，实验中观察到的现象是试剂变成了红色．
（4）图㈠中的③装置是一个用排空气法收集氢气的装置，由集气瓶和导管组成，请你在方框内画出该装置．
（5）图㈡是氢气与铁矿石样品反应的装置，在加热反应之前要先通入一段时间的氢气，原因是________；而在反应结束时先要停止加热，一段时间后再停止通入氢气，原因是________．

（6）已知参加反应的铁矿石样品的质量为m₁g，完全反应后剩余固体质量为m₂g，装置⑦增加的质量为m₃g，装置⑧增加的质量为m₄g．（假设每一步都进行完全）若要计算铁矿石样品中Fe₂O₃的质量分数，下面可计算到结果的数据组合有________．（填字母）
Am₁g与m₂g　　　B、m₁g与m₃g　　　C、m₁g与m₄g　　　D、m₂g与m₄g．

Answer 1

解：（1）制取氢气用锌粒和盐酸反应．故发生装置选②，所用仪器为锥形瓶、分液漏斗、导管等．
（2）制取的氢气中因含有水蒸气和氯化氢气体，所以我们先除去氯化氢气体，再除去水蒸气．
（3）检验氢气中的杂质HCl时，我们用石蕊溶液来确定．所以我们可以把洗气瓶内的氢氧化钠换成石蕊试液．
（4）得分点：瓶口的方向；导管的长度，应为氢气的密度比空气小所以瓶口向下，导管深入到集气瓶底部是为了能把集气瓶内的空气更好的排净．
（5）凡是可燃性气体与氧气混合都有可能发生爆炸所以要在加热前赶走装置内的空气，防止余热的生成物铁重新被空气氧化，在加热的情况下铁会和空气中的氧气反应，故继续通氢气使其冷却．
（6）A中据m₂铁的质量再利用铁在氧化铁中的质量分数可求样品中氧化铁的质量，再利用得到矿石中氧化铁的质量分数．B中则是依据装置中水的质量计算还原的到氧元素质量计算氧化铁的质量，其计算方法与A的计算方法基本相同．
故答案为：
（1）②、锥形瓶
（2）cdba
（3）⑤；石蕊试液
（4）见右图．
（5）赶走装置内的空气，防止加热爆炸
（6）AB．
分析：依据反应物的状态和反应条件来确定发生装置，依据生成的气体的密度和水溶性来确定收集装置．
点评：此题考查知识点较多，既有氢气制取也有相关实验的操作要点，更有气体除杂及杂质气体的验证．