Question

【題目】工業鐵紅的主要成分是Fe2O3，還含有少量的FeO、Fe3O4，為了測定鐵紅中鐵的質量分數，興趣小組的同學進行了如下實驗，請你參與過程分析。

（資料1）草酸晶體（H2C2O43H2O）在濃H2SO4作用下受熱分解，化學方程式為：

H2C2O43H2OCO2↑+CO↑+4H2O

（問題討論）用如圖所示裝置進行實驗：

（1）實驗前應先檢查裝置的氣密性。

（2）進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是_____（填字母編號）

a．濃硫酸 b．澄清的石灰水 c．氫氧化鈉溶液

（3）B裝置的作用是_____。

（4）對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：

①加熱前將裝置中的空氣排出，防止發生爆炸

②停止加熱后_____。

（數據分析與計算）

（資料2）鐵的常見氧化物中鐵的質量分數

鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
鐵的質量分數	77.8%	70.0%	72.4%

（5）稱取鐵紅樣品10.0g用上述裝置進行實驗，測定鐵紅中鐵的質量分數。

①D中充分反應后得到Fe粉的質量為mg，則m的取值范圍是_____。

②實驗前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質量分數是_____。（計算結果精確到0.1%）

（實驗評價）

（6）本實驗中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測得樣品中鐵的質量分數會_____（填“偏小”、“不變”或“偏大”）。

Answer 1

【答案】c、a 檢驗二氧化碳是否被A裝置完全吸收 把反應生成的二氧化碳全部排入E裝置中 7.0＜m＜7.78 76.0% 偏小

【解析】

（2）進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則需要除去二氧化碳氣體和水蒸氣，氫氧化鈉溶液能和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，除去二氧化碳，濃硫酸能夠吸收水蒸氣；因此裝置A中的試劑為氫氧化鈉溶液，裝置C中的試劑為濃硫酸；故填字母編號為c、a；

（3）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，用B裝置檢驗二氧化碳是否被A裝置完全吸收；

（4）該實驗的目的是為了測定鐵紅中鐵的質量分數，結合相關裝置、實驗流程及反應原理可知，利用一氧化碳還原鐵的氧化物，生成二氧化碳，通過堿石灰吸收產生的二氧化碳，根據二氧化碳的質量，可以計算鐵紅中氧元素的質量分數，從而計算出鐵元素的質量分數，因此對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：加熱前將裝置中的空氣排出，防止發生爆炸，停止加熱后把反應生成的二氧化碳全部排入E裝置中；

（5）根據表格中提供的數據可以進行計算：

①D中充分反應后得到Fe粉的質量為mg，鐵存在與三種氧化物中，最大值按FeO中鐵元素的質量分數計算，最小值按Fe2O3中鐵元素質量分數計算，m的取值范圍是：10.0g×70.0%＜mg＜10.0g×77.8%，即7.0＜m＜7.78；故填7.0＜m＜7.78；

②實驗前后稱得E裝置增重6.6g，說明反應生成了6.6g二氧化碳，6.6g二氧化碳中氧元素質量為：6.6g××100%＝4.8g，二氧化碳中的氧元素一半來自于鐵的氧化物，因此鐵紅中氧元素質量為：4.8g÷2＝2.4g，則此鐵紅中鐵的質量分數是：×100%＝76.0%，注意計算結果精確到0.1%；故填：76.0%；

（6）本實驗中如果缺少C裝置，有水分進入E裝置中，會導致測定的二氧化碳質量偏大，計算時氧元素質量偏大，從而導致測得樣品中鐵的質量分數會偏小；故填偏小。