Question

19．某同學為測定10g某赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，利用稀硫酸和鋅粒制取氫氣，設計了如圖所示的裝置，進行有關(guān)的實驗探究（提示：氫氣也有一氧化碳相似的化學性質(zhì)3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3H₂O；雜質(zhì)不參加反應，假定每步均完全反應或吸收）．請回答有關(guān)問題：得到數(shù)據(jù)如表：

裝置	B	C
反應前質(zhì)量	84.3g	294.1g
反應后質(zhì)量	81.9g	296.8g

（1）實驗前先通一會氫氣原因排出裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時產(chǎn)生爆炸；試驗中觀察到的實驗現(xiàn)象為紅色粉末變黑；實驗結(jié)束時先停止加熱后停止通入氫氣，原因防止生成的鐵被氧化．
（2）請計算該赤鐵礦石樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．80%
（3）該實驗還可測定組成水中各元素之間的質(zhì)量關(guān)系，請用表中實驗數(shù)據(jù)列式表示出水中氫、氧元素的質(zhì)量比為[（296.8g-294.1g）-（84.3g-81.9g）]：（84.3g-81.9g）（只列式，不計算）；若玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，則求得水中氫、氧元素的質(zhì)量比會不變（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氫氣還原氧化鐵的現(xiàn)象以及注意事項進行分析解答；
（2）根據(jù)反應生成水的質(zhì)量，可以計算氧化鐵的質(zhì)量，進一步可以計算該赤鐵礦石樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)；
（3）反應生成水的質(zhì)量和氧化鐵中氧元素的質(zhì)量差即為水中氫元素的質(zhì)量．

解答 解：（1）氫氣具有可燃性，不純時點燃或是加熱可能會產(chǎn)生爆炸，故實驗前需要通入一會氫氣，以排出裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時產(chǎn)生爆炸；氫氣還原氧化鐵會生成鐵和水，故會觀察到玻璃管內(nèi)紅色粉末變?yōu)楹谏�；實驗結(jié)束時要繼續(xù)通入氫氣直到玻璃管冷卻，以防止生成的鐵被氧化，故填：排出裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時產(chǎn)生爆炸；紅色粉末變黑；停止加熱；停止通入氫氣；防止生成的鐵被氧化；
（2）設樣品中氧化鐵的質(zhì)量為x，
生成水的質(zhì)量為296.8g-294.1g=2.7g，
3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3H₂O，
         160                      54
            x                    2.7g
$\frac{160}{54}=\frac{x}{2.7g}$，
x=8g，
赤鐵礦石樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%，
故填：80%；
（2）水中氫、氧元素的質(zhì)量比為：[（296.8g-294.1g）-（84.3g-81.9g）]：（84.3g-81.9g）；
無論玻璃管中的氧化鐵是否完全反應，都不影響水中氫元素和氧元素的質(zhì)量比，因此若玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，則求得水中氫、氧元素的質(zhì)量比不變．
故填：[（296.8g-294.1g）-（84.3g-81.9g）]：（84.3g-81.9g）；不變．

點評 本題主要考查學生運用假設法和化學方程式進行計算和推斷的能力，計算時要注意規(guī)范性和準確性．