Question

（10分）為了測定某樣品中氧化鐵（Fe₂O₃）的質量分數（雜質不含鐵元素，且不溶于水和酸），化學興趣小組的同學進行了如下的實驗。
【查閱資料】
1．草酸（H₂C₂O₄）在濃硫酸作用下受熱分解，化學方程式為：
H₂C₂O₄  CO₂↑+CO↑+H₂O
2．堿石灰能吸收二氧化碳和水蒸氣
【實驗設計及操作】用下圖所示裝置進行實驗：

【問題討論】
（1）裝藥品前應先              ，實驗中觀察到E中現象是：固體顏色   ；
（2）進入E中的氣體是純凈、干燥的CO，則B、C、D中依次是    （填序號）。
① 濃硫酸、石灰水、氫氧化鈉溶液   
② 石灰水、氫氧化鈉溶液、濃硫酸 
③ 氫氧化鈉溶液、石灰水、濃硫酸
（3）G的作用是                   ；E中反應的化學方程式是       ；
（4）當E中固體完全反應后，      處應先停止加熱（填序號A或E）；
（5）上述實驗裝置的一處明顯缺陷是：                         。
【數據處理】
稱取樣品8.0g，用上述裝置進行實驗，充分反應后稱量F裝置增重4.4g。則樣品中氧
化鐵質量分數為        。
【實驗反思】
當觀察到E中固體全部變黑后，若立即停止通CO，則測得的樣品中氧化鐵的質量分數
          （填“偏大”，“偏小”，“無影響”）。

Answer 1

【問題討論】（1）檢查裝置的氣密性  由紅色變為黑色
（2）③   （3）隔離空氣中的二氧化碳和水蒸氣   Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂
（4）E    （5）未進行尾氣處理
【數據處理】66.7%      【數據處理】偏小

解析試題分析：【問題討論】（1）有氣體參加、生成的反應，為了防止漏氣，裝藥品前應先檢查裝置的氣密性，實驗中E中發生的反應方程式為：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂，觀察到現象是：固體顏色由紅色變為黑色
（2）干燥氣體應放在最后一步，氫氧化鈉溶液是吸收二氧化碳，而石灰水是檢驗二氧化碳，所以進入E中的氣體是純凈、干燥的CO，則B、C、D中依次是氫氧化鈉溶液、石灰水、濃硫酸，選③
（3）G的作用是：隔離空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入到裝置F中，從而使二氧化碳質量偏大，E中反應的化學方程式是：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂
（4）當E中固體完全反應后，還要繼續通入一氧化碳，防止灼熱的鐵又與空氣中的氧氣反應，使實驗失敗，且裝置E中產生的二氧化碳還有部分沒有進入到裝置F中，所以E處應先停止加熱
（5）因為一氧化碳有毒，所以上述實驗裝置的一處明顯缺陷是：未進行尾氣處理
【數據處理】充分反應后稱量F裝置增重4.4g，即反應生成的二氧化碳質量為4.4g，再根據反應方程式：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂中Fe₂O₃與CO₂的質量關系，即可求出Fe₂O₃的質量，進而計算樣品中氧化鐵質量分數
解：設Fe₂O₃的質量為x
Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂
160                   132
x                    4.4g
160：132=x：4.4g
X=5.33g
∴樣品中氧化鐵質量分數=5.33g/8.0g×100%=66.7%
【數據處理】當觀察到E中固體全部變黑后，若立即停止通CO，裝置E中產生的二氧化碳還有部分沒有進入到裝置F中，使二氧化碳的質量偏小，則測得的樣品中氧化鐵的質量分數也偏小
考點：鐵的冶煉原理及反應現象，實驗數據處理和分析，氣體的除雜、干燥，根據化學方程式計算