Question

11．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（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃H₂SO₄作用下受熱分解，化學方程式為：
H₂C₂O₄•3H₂O $→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）圖1可用作草酸分解制取氣體的裝置是d（填字母編號）．

【問題討論】用圖2所示裝置進行實驗：
（2）實驗前應先檢查裝置氣密性．
（3）進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是c、a（填字母編號）
a．濃硫酸       b．澄清的石灰水      c．氫氧化鈉溶液
（4）B裝置的作用是檢驗一氧化碳中是否含有二氧化碳．
（5）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排出玻璃管中的空氣，防止發生爆炸；②驅趕裝置中滯留的二氧化碳；使其全部被E裝置中堿石灰吸收
①加熱前． ②停止加熱后．
（6）寫出D裝置中所發生反應的一個化學方程式．Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
【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

（7）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7.0＜m＜7.8．
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76.0%．
【實驗評價】
反思1：本實驗如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測得樣品中鐵的質量分數會偏小（填“偏小”、“不變”或“偏大”）．
反思2：請指出【問題討論】中實驗裝置的一個明顯缺陷．缺少尾氣處理裝置．

Answer 1

分析 （1）草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃硫酸作用下受熱分解，因此選用d裝置；
（2）凡是有氣體參加或產生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結果；
（3）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳氣體；
濃硫酸具有吸水性，可以用來干燥二氧化碳、一氧化碳、氫氣、氧氣等氣體；
（4）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
（5）一氧化碳具有可燃性，與空氣或氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發生爆炸；
（6）氧化鐵在高溫條件下能和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳；
（7）根據提供的數據可以進行相關方面的計算；
一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環境．

解答 解：（1）草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃硫酸作用下受熱分解，因此選用d裝置，故答案為：d；
（2）實驗前應先檢查裝置的氣密性．故填：檢查裝置氣密性．
（3）A在應該放氫氧化鈉溶液，除去一氧化碳中的二氧化碳，B中的氫氧化鈣溶液用來驗證一氧化碳中的二氧化碳是否除盡，C中應該放濃硫酸，除去一氧化碳中的水蒸氣．故填：c；a．
（4）B裝置的作用是檢驗一氧化碳中是否含有二氧化碳．故填：檢驗一氧化碳中是否含有二氧化碳．
（5）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加熱前排出玻璃管中的空氣，防止發生爆炸；
 ②停止加熱后驅趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰吸收．
故填：排出玻璃管中的空氣，防止發生爆炸；驅趕裝置中滯留的二氧化碳；使其全部被E裝置中堿石灰吸收．
（6）D裝置中，高溫條件下氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（7）如果全部是氧化鐵，鐵的最少量是10g×70%=7.0g；
如果全部是氧化亞鐵，鐵的最大量是10g×78%=7.8g；
E裝置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的質量=6.6g×$\frac{32}{44}$×100%=4.8g，
因為4.8g氧元素的質量一半來自于一氧化碳，一半來自于鐵的氧化物，那么鐵紅中氧元素的質量是4.8g÷2=2.4g，
則鐵紅中鐵的質量分數=$\frac{10.0g-2.4g}{10.0g}$×100%=76.0%；
【實驗評價】
本實驗中如果缺少C裝置，水蒸氣會進入E裝置，導致二氧化碳的質量偏大，從而導致氧元素的質量偏大，會導致鐵元素的質量偏小，從而導致鐵紅中鐵元素的質量分數偏小；
【問題討論】中實驗裝置的一個明顯缺陷是沒有處理一氧化碳，一氧化碳進入空氣中會污染環境；
故填：7.0；7.8；76.0%；偏小；缺少尾氣處理裝置．

點評 本考點屬于實驗探究題，實驗探究題是近幾年中考的熱點之一，它包括實驗方法和過程的探究，實驗結論和實驗規律的探究等．本題通過實驗現象和分析，得到了正確的結論，屬于實驗過程和結論的探究．同學們要具體分析，綜合掌握．本題型主要出現在實驗題中．