Question

17．请你参与兴趣小组的探究活动．

【提出问题】铁红中铁的质量分数是多少？（已知：工业铁红的主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₃O₄．）
【查阅资料】
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 $\frac{\underline{\;浓H_{2}SO_{4}\;}}{△}$ CO₂↑+CO↑+4H₂O
②浓H₂SO₄是液体，能有效吸收水分．
③碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物．
④一般来说，氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的效果比氢氧化钙溶液好．
⑤铁的常见氧化物中铁的质量分数：

铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
铁的质量分数	77.8%	70.0%	72.4%

【实验与讨论】
（1）下列不能用作草酸分解制取气体的装置是abc（填字母编号）．
（2）用图1所示装置进行实验，实验前应先检查装置的气密性．

（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是c、a（填字母编号）．
a．浓硫酸       b．澄清的石灰水      c．氢氧化钠溶液
（4）B装置的作用是验证二氧化碳已除尽，发生的化学方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O
（5）写出D装置中含量最多的固体物质所发生反应的化学方程式3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【数据分析与计算】
称取铁红样品20.0g，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14.0＜m＜15.6．
②实验前后称得E装置增重13.2g，则此铁红中铁的质量分数是76.0%．
【实验评价】
请指出图2中实验装置的一个明显缺陷缺少尾气处理装置．

Answer 1

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20g×70%=14.0g，如果全部是氧化亚铁，铁的最大量是20g×77.8%=15.6g；E装置增重13.2g，那么二氧化碳是13.2g，氧元素的质量=13.2g×$\frac{32}{44}$=9.6g，因为9.6g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9.6g÷2=4.8g，则铁红中铁的质量分数=$\frac{20g-4.8g}{20g}$×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．

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：abc；
（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）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，一氧化碳可以用浓硫酸干燥；故答案为：c；a；
（4）B装置还可以检验二氧化碳是否除尽，二氧化碳与氢氧化钙在常温下反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为为：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
故答案为：验证二氧化碳已除尽；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（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\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
【数据分析与计算】
如果全部是氧化铁，铁的最少量是20g×70%=14.0g，如果全部是氧化亚铁，铁的最大量是20g×77.8%=15.6g；E装置增重13.2g，那么二氧化碳是13.2g，氧元素的质量=13.2g×$\frac{32}{44}$=9.6g，因为一个一氧化碳分子只能抢氧化铁中一个氧原子变成二氧化碳，因此氧元素的质量一半一半，9.6g氧元素的质量一半来自于一氧化碳，一半来自于铁的氧化物，那么铁红中氧元素的质量是9.6g÷2=4.8g，则铁红中铁的质量分数=$\frac{20g-4.8g}{20g}$×100%=76.0%；故答案为：①14.0   15.6   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：缺少尾气处理装置；

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．