Question

工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe2O3，還含有少量的FeO、Fe3O4。為了測(cè)定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，興趣小組的同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)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(xué)方程式為：

H2C2O4·3H2OCO2↑+CO↑+4H2O

（1）下列可用作草酸分解制取氣體的裝置是 （填字母編號(hào)）。

【資料2】堿石灰是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，可以吸收水分和二氧化碳；

【資料3】濃硫酸具有吸水性，可以干燥氣體；

【資料4】氫氧化鈉溶液和石灰水類似都可以與二氧化碳反應(yīng)，但吸收能力比石灰水強(qiáng)

【問題討論】用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先 。

（3）進(jìn)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(hào)）。

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 。

（5）寫出D裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)化學(xué)方程式 。

【數(shù)據(jù)分析與計(jì)算】

【資料5】鐵的常見氧化物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)	77.8％	70.0％	72.4％

（6）稱取鐵紅樣品10.0 g，用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

①D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為m g，則 ＜ m ＜ 。

②待充分反應(yīng)、冷卻后，將D中的固體放入足量的稀硫酸溶液中，產(chǎn)生氫氣質(zhì)量為0.27g，則此鐵紅樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？[寫出詳細(xì)計(jì)算過程]

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

（7）反思：請(qǐng)指出【問題討論】中實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷 。

Answer 1

（1）d；

（2）檢查裝置的氣密性；

（3）c；a；

（4）驗(yàn)證二氧化碳是否除盡；

（5）3CO+Fe2O32Fe+3CO2；

（6）①7.0；7.78；

②設(shè)生成0.27g氫氣需要鐵的質(zhì)量為x

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

56 2

x 0.27g

56:2=x:0.27g

x=7.56g

則此鐵紅樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：7.56g÷10.0g×100%=75.6%

答：此鐵紅樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是75.6%。

（7）缺少尾氣處理裝置。

【解析】

試題分析：（1）該反應(yīng)是草酸晶體（H2C2O4?3H2O）在濃硫酸在加熱條件下進(jìn)行，故應(yīng)選用d裝置；

（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性；

（3）一般用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，用澄清的石灰水檢驗(yàn)，還可以檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡，可以用濃硫酸干燥一氧化碳；故A、C中的試劑依次是c、a；

（4）B裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡；

（5）D裝置中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；

（6）①如果全部是氧化鐵，得到鐵的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亞鐵，得到鐵的最大量是10g×77.8%=7.78g；故7.0g＜m＜7.78g；

②根據(jù)氫氣的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式計(jì)算出鐵的質(zhì)量，然后除以鐵紅的質(zhì)量即可；

設(shè)生成0.27g氫氣需要鐵的質(zhì)量為x

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

56 2

x 0.27g

56:2=x:0.27g

x=7.56g

則此鐵紅樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：7.56g÷10.0g×100%=75.6%

（7）一氧化碳有毒，不能直接排放到空氣中，所以該實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷是缺少尾氣處理裝置。

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成及含量；常用氣體的制取和收集裝置的選擇方法；常見氣體的檢驗(yàn)和除雜；一氧化碳還原氧化鐵；化學(xué)方程式的書寫及意義；根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算