Question

【题目】工业铁红的主要成分是Fe2O3，还含有少量的FeO、Fe3O4。为了测定铁红中铁元素的质量分数，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］碱石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳；浓硫酸可以吸收水蒸气；

［资料2］实验室常用氢氧化钠溶液来除去CO2 反应生成碳酸钠和水；用澄清的石灰水

来检验CO2气体；

［资料3］草酸晶体（H2C2O4·3H2O）在浓H2SO4作用下受热分解，化学方程式为：

H2C2O4·3H2OCO2↑+ CO↑+ 4H2O

（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是 （填字母编号）。

【问题讨论】用下图所示装置进行实验：

A B C D E F

（2）实验前应先 。

（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 、 （填字母编号）。

a．浓硫酸 b．澄清的石灰水 c．氢氧化钠溶液

（4）写出A装置中发生的化学反应方程式 。

（5）B装置的作用是 。

（6）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：

①加热前 。 ②停止加热后 。

（7）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式 。

【数据分析与计算】

［资料4］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％

（8）称取铁红样品10.0 g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数。

① D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则 ＜ m ＜ 。

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 。

【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 （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 。

Answer 1

【答案】（1）d（2）检查装置的气密性（3）ca（4）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O（5）验证CO2已除尽（6）①将装置中的空气排出，防止发生爆炸（或以免产生测定误差）②驱赶装置中滞留的CO2，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收（或防止空气进入，铁被氧化）（7）Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2（8）①7.0；7.78②76.0%（76%）反思1：偏小

反思2：缺少尾气处理装置（意思相近均给分）或未检验水是否除尽

【解析】

试题分析：可用作草酸分解制取气体的装置是ｄ，因为过程中需要加热，同时浓硫酸做催化剂，试管不能向下倾斜，所以装置为ｄ，实验前应先检查装置的气密性，进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是氢氧化钠溶液和浓硫酸，先用氢氧化钠溶液将二氧化碳吸收掉，然后浓硫酸将水分完全吸收，二者顺序不能颠倒，否则会使得水分不能完全吸收；A装置中发生的化学反应方程式CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；B装置的作用是验证CO2是否除尽，对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：①加热前通入一氧化碳目的是将装置中的空气排出，防止发生爆炸。②停止加热后继续通入一氧化碳目的是防止空气进入，铁被氧化或者驱赶装置中滞留的CO2，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收。D装置中所发生反应的一个化学方程式Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2；根据表格看：如果是含铁量最高的氧化亚铁的话，最后得到的铁的质量为7.78克，而如果是含铁最低的氧化铁，最后得到的铁的质量=7.0克；所以7.0克＜m＜7.78克；E装置增重6.6克，说明产生的二氧化碳的质量为6.6克，其中的氧元素一半来自铁的氧化物，所以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=×100%=76.0%；实验反思：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．