Question

某兴趣小组为探究“氧化铁和铜粉”混合物中铜的质量分数，称取一定质量的混合物，按照下图1实验装置进行实验：

Ⅰ定性分析
（1）实验时要“先通一氧化碳气体，后加热”的目的是

排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸

．
（2）装置A中发生反应的方程式为

3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂

．
（3）实验装置B中的现象是

石灰水变浑浊

，发生反应的化学方程式为

CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0

．
（4）该装置的设计有一明显不当之处，你的改进方案是

将尾气点燃或用气球收集

．
Ⅱ定量分析
该兴趣小组按照科学的方案完成实验后，对通入足量CO充分反应后的管内固体X进行如图2后续实验探究：
回答下列问题：
（5）写出固体X与稀盐酸反应的方程式

Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑

．
（6）根据以上实验流程，计算原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数．

Answer 1

分析：根据一氧化碳还原氧化铁的步骤、注意事项解答；根据金属与酸反应规律、酸的化学性质及化学方程式进行计算分析解答

解答：解：（1）一氧化碳具有可燃性，点燃时会可能发生爆炸，实验时要“先通一氧化碳气体，后加热”目的是排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂
（3）实验装置B中二氧化碳通入石灰水中，现象是 澄清石灰水变浑浊；发生反应的化学方程式CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0
（4）一氧化碳有剧毒，不能直接排放到空气中，故需将尾气点燃或用气球收集起来．
定量分析：（5）反应后管内固体是铁和铜的混合物，加入过量盐酸后，铁与盐酸反应产生氢气，化学方程式为Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
（6）根据氢气的质量可求出铁的质量，根据铁元素的质量可求出氧化铁的质量．反应后溶液中的溶质是铁与盐酸反应生成的氯化亚铁和剩余的盐酸，固体C是铜，表面残留着盐酸，故可取最后的洗涤液滴加紫色石蕊试液，看是否变红确定是否洗涤干净．
故答案为：（1）排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸
（2）3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂
（3）石灰水变浑浊CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0
（4）将尾气点燃或用气球收集
定量分析：（5）Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
（6）设铁的质量为x，
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56              2
x               0.4g  

56

x

=

2

0.4g

 x=11.2g    
所以氧化铁的质量为

11.2g×160

112

=16g，所以原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数为

4g

4g+16g

×100%=20%

点评：化学反应前后元素质量守恒，根据铁元素质量守恒可求出氧化铁质量，进而求出铜的质量分数．