Question

2．鐵銹組分的確定．
某鐵銹成分為Fe₂O₃•xH₂O和FeCO₃．為確定其組成，興趣小組稱取此鐵銹樣品22.52g，在科研人員的指導下用如圖裝置進行實驗．

【查閱資料】①Fe₂O₃•xH₂O溫度為110℃，FeCO₃在282℃分解為FeO和CO₂．
②溫度高于500℃時鐵的氧化物才能被CO還原．
（1）裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性．
（2）裝置A中的反應為：H₂C₂O₄（草酸）$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CO↑+CO₂↑+H₂O．通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應盛放c（選填序號）．
a．濃硫酸　  　b．澄清的石灰水　　　c．氫氧化鈉溶液
（3）實驗時，先點燃A處的酒精燈后開啟控溫電加熱器的目的是排出裝置中的空氣，防止發生爆炸，尾氣處理的方法是點燃，或利用塑料袋收集起來．
（4）現控制D裝置中的溫度為300℃對鐵銹進行熱分解，直至D裝置中剩余固體質量不再變化為止，冷卻后裝置E增重3.6g，裝置F增重1.32g．
則樣品中FeCO₃的質量=3.48g，x=2．
（5）若缺少G裝置，測得的FeCO₃的質量偏大（選填“偏大”、“偏小”、“不變”，下同），x的值會偏大．
（6）已知CO還原Fe₂O₃的固體殘留率（固體樣品剩余質量/固體樣品的起始質量×100%）隨溫度的變化如圖所示，圖中B點固體的成份為Fe₃O₄（填化學式），CD段的化學式方程式為FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂．

Answer 1

分析 （1）要熟悉各種儀器的名稱、用途和使用方法； 
（2）氫氧化鈉能夠吸收二氧化碳；
（3）一氧化碳和空氣混合達到一定程度時遇明火會發生爆炸；
一氧化碳有毒，燃燒生成二氧化碳；
（4）濃硫酸能夠吸收水蒸氣，堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
（5）空氣中含有水蒸氣和二氧化碳；
（6）根據圖中提供的信息可以進行相關方面的計算和判斷．

解答 解：（1）裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性．
故填：檢查裝置氣密性．
（2）通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應盛放氫氧化鈉溶液，C中應該放濃硫酸．
故填：c．
（3）實驗時，先點燃A處的酒精燈后開啟控溫電加熱器的目的是排出裝置中的空氣，防止發生爆炸，尾氣處理的方法是點燃，或利用塑料袋收集起來．
故填：排出裝置中的空氣，防止發生爆炸；點燃，或利用塑料袋收集起來．
（4）設碳酸亞鐵質量為m，
裝置F增重1.32g，說明碳酸亞鐵分解生成了1.32g二氧化碳，裝置E增重3.6g，說明鐵銹中的結晶水的質量是3.6g，
FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，
116                     44
m                      1.32g
$\frac{116}{m}$=$\frac{44}{1.32g}$，
m=3.48g，
Fe₂O₃•xH₂O的質量為：22.52g-3.48g=19.04g，
根據題意有：Fe₂O₃•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+xH₂O，
                      160+18x                       18x
                        19.04g                       3.6g
$\frac{160+18x}{19.04g}$=$\frac{18x}{3.6g}$，
x=2，
故填：3.48；2．
（5）若缺少G裝置，空氣中的水蒸氣和二氧化碳能被F裝置吸收，導致二氧化碳質量偏大，從而導致測得的FeCO₃的質量偏大；
FeCO₃的質量偏大，能夠導致Fe₂O₃•xH₂O質量偏小，從而導致x的值會偏大．
故填：偏大；偏大．
（6）假設氧化鐵的質量是100g，
氧化鐵中鐵元素質量為：100g×$\frac{112}{160}$×100%=70g，氧元素質量為：100g-70g=30g，
AB段中，一氧化碳和氧化鐵反應生成二氧化碳和鐵的氧化物，B點時固體減少的質量即為氧化鐵中氧元素損失的質量，減少的氧元素質量為：100g-96.67g=3.33g，
設B點時固體的化學式為Fe_zO_y，
根據題意有：$\frac{56z}{16y}$=$\frac{70g}{30g-3.33g}$，
$\frac{z}{y}$=$\frac{3}{4}$，
因此圖中B點固體的成份為Fe₃O₄；
C點時減少的氧元素質量為：100g-90g=10g，
設C點固體的成份的化學式為Fe_nO_p，
根據題意有：$\frac{56n}{16p}$=$\frac{70g}{30g-10g}$，
$\frac{n}{p}$=$\frac{1}{1}$，
因此圖中C點固體的成份為FeO，
CD段的化學式方程式為：FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂．
故填：Fe₃O₄；FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．