Question

现有一份Fe₂O₃与CuO的混合物，欲用CO还原法测定其中Fe₂O₃的质量分数ω（Fe₂O₃）．制取CO可用乙二酸晶体在浓硫酸作用下加热生成CO、CO₂，然后用纯净的CO还原混合物．实验中测定以下数据：反应前混合物的质量m₁；反应后混合物的质量m₂．
可供选择的实验用品有：18mol/LH₂SO₄溶液、6mol/LBa（OH）₂溶液、蒸馏水、乙二酸晶体、NaOH溶液、CaCO₃、NaCl、Fe₂O₃与CuO的混合物，常用仪器等
（1）请设计并绘制一个实验装置示意图（假定每步反应和杂质吸收均是完全的）．各仪器分别用下列代号表示（玻璃管口之间的联结胶管不必画出）：

并用A、B、C…依次给各仪器标号．
（2）请写出示意图上用A、B、C…标示的各容器中盛放的物质的名称：
A

 

B

 

C

 

D

 

E

 

…
（3）请用m₁和m₂表示求ω（Fe₂O₃）的计算式：ω（Fe₂O₃）=

 

．

Answer 1

分析：（1）制取CO可用乙二酸晶体在浓硫酸作用下加热生成CO、CO₂，通过试剂除去二氧化碳气体，留言浓硫酸干燥一氧化碳气体，然后用纯净的CO还原Fe₂O₃与CuO的混合物．通过实验中测定数据：反应前混合物的质量m₁；反应后混合物的质量m₂，结合反应前后的化学方程式特征进行计算得到氧化铁的质量分数，生成的二氧化碳用氢氧化钠溶液或氢氧化钡溶液吸收，由于一氧化碳是污染性的有毒气体需要点燃处理，据以上实验过程设计画出装置简图；
（2）依据（1）步骤中的分析设计在发生装置A增中加入浓硫酸和乙二酸晶体加热反应，生成的气体为二氧化碳和一氧化碳通过装置B氢氧化钡溶液或氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，通过装置C中的浓硫酸干燥一氧化碳气体，通过装置D加热还原金属氧化物，依据前后质量变化为氧元素质量列式计算，剩余的青提子含有生成的二氧化碳和一氧化碳，需要通过装置E吸收二氧化碳气体，剩余一氧化碳气体点燃处理；
（3）依据混合物还原前后质量变化为氧元素质量列式计算．

解答：解：（1）制取CO可用乙二酸晶体在浓硫酸作用下加热生成CO、CO₂，通过试剂除去二氧化碳气体，留言浓硫酸干燥一氧化碳气体，然后用纯净的CO还原Fe₂O₃与CuO的混合物．通过实验中测定数据：反应前混合物的质量m₁；反应后混合物的质量m₂，结合反应前后的化学方程式特征进行计算得到氧化铁的质量分数，生成的二氧化碳用氢氧化钠溶液或氢氧化钡溶液吸收，由于一氧化碳是污染性的有毒气体需要点燃处理，据以上实验过程设计画出装置简图为：


故答案为：；
（2）依据（1）步骤中的分析设计在发生装置A增中加入浓硫酸和乙二酸晶体加热反应，生成的气体为二氧化碳和一氧化碳通过装置B氢氧化钡溶液或氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，通过装置C中的浓硫酸干燥一氧化碳气体，通过装置D加热还原金属氧化物，依据前后质量变化为氧元素质量列式计算，剩余的青提子含有生成的二氧化碳和一氧化碳，需要通过装置E吸收二氧化碳气体，剩余一氧化碳气体点燃处理，试剂为：A：乙二酸晶体，18mol/L硫酸；B：NaOH溶液或Ba（OH）₂溶液；C：18mol/L硫酸；D：Fe₂O₃与CuO的混合物；E：NaOH溶液或Ba（OH）₂溶液；
故答案为：乙二酸晶体、18mol/L硫酸；NaOH溶液或Ba（OH）₂溶液；18mol/L硫酸；Fe₂O₃与CuO的混合物；NaOH溶液或Ba（OH）₂溶液；
（3）实验中测定以下数据：反应前混合物的质量m₁；反应后混合物的质量m₂，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO=2Fe+3CO₂，CuO+CO=Cu+CO₂，固体质量减少为氧化物中氧元素的质量，反应后质量为铁和铜的质量，设混合物中Fe₂O₃物质的量为x，CuO的物质的量为y，3x+y=

m1-m2

16

，2x×56+y×64=m₂；
计算得到：x=

4m1-5m2

80

mol，
则氧化铁质量分数=

4m1-5m2 80 mol×160g/mol

m1

×100%，
ω（Fe₂O₃）=

(8m1-10m2)

m1

×100%，
故答案为：

(8m1-10m2)

m1

×100%．

点评：本题考查了实验过程设计，装置图连接的注意问题和原则方法，实验测定含量的计算分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．