Question

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，兴趣小组的同学利用草酸晶体（H₂C₂O₄?3H₂O）分解产生的气体产物进行了如下的实验，请你参与过程分析．
【资料】草酸晶体（H₂C₂O₄?3H₂O）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄?3H₂O

浓硫酸

△

CO₂↑+CO↑+4H₂O
【问题探究】用下图所示装置进行实验：

（1）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．澄清石灰水          c．氢氧化钠溶液
（2）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加热前将装置中的空气排出，防止发生爆炸；停止加热后

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．（合理即可）

．
（3）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式

3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂

．
（4）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．若实验前后称得E装置增重6.6g，则此铁红中铁的质量分数是

76.0%

．（计算结果保留一位小数）
【实验反思】
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

．

Answer 1

分析：（1）二氧化碳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，先除二氧化碳再干燥；
（2）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；
（3）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，据此书写方程式；
（4）E装置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的质量=6.6g×

32

44

×100%=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=

10 g-2.4g

10g

×100%=76.0%；
反思1：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；
反思2：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）二氧化碳先用氢氧化钠溶液吸收，用澄清的石灰水检验二氧化碳是否除尽，一氧化碳可以用浓硫酸干燥，二者顺序不能颠倒，否则气体从溶液中会带入D装置，使E装置的质量增加，影响测量效果；
（2）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；
（3）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，方程式为：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂，（一氧化碳与FeO、Fe₃O₄也可以）；
（4）E装置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的质量=6.6g×

32

44

×100%=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=

10 g-2.4g

10g

×100%=76.0%；
  实验反思：
反思1：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；
反思2：一氧化碳有毒，排放到空气中会污染大气，所以实验装置的一个明显缺陷：缺少尾气处理装置；
故答案为：（1）c；a；
（2）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．（合理即可）；
（3）3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂，（一氧化碳与FeO、Fe₃O₄反应也可以）；
（4）76.0%；   偏小；   缺少尾气处理装置．

点评：本题通过实验现象和分析，得出结论，属于实验过程和结论的探究．同学们要具体分析，综合掌握，细心解答．