Question

20．實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置測(cè)定FeO和Fe₂O₃固體混合物中Fe₂O₃的質(zhì)量，裝置D中硬質(zhì)雙通玻璃管中的固體物質(zhì)是FeO和Fe₂O₃的混合物．

（1）為了安全，在點(diǎn)燃D處的酒精燈之前，必須在b處收集氫氣驗(yàn)純；
（2）裝置B的作用是除去氫氣中的氯化氫；裝置C中裝的液體是濃硫酸，所起的作用是除水蒸氣或干燥氫氣；
（3）檢驗(yàn)裝置A氣密性的方法是：關(guān)閉a，往球形漏斗中加水，球形漏斗下端有一段水柱高于容器中液面，則裝置氣密性完好；
（4）若FeO和Fe₂O₃固體混合物的質(zhì)量為23.2g，反應(yīng)完全后U型管的質(zhì)量增加7.2g，則混合物中Fe₂O₃的質(zhì)量為16g．
（5）若裝置中無(wú)干燥管F，則測(cè)得的Fe₂O₃質(zhì)量將偏大（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”下同），若反應(yīng)后得到的殘留固體中還有少量FeO，則測(cè)得的Fe₂O₃質(zhì)量將偏大；證明FeO和Fe₂O₃固體混合物中含有FeO的方法是：根據(jù)鐵、氧原子的個(gè)數(shù)比判斷FeO和Fe₂O₃固體混合物中含有FeO．

Answer 1

分析 （1）D裝置發(fā)生的反應(yīng)是氫氣還原氧化亞鐵、氧化鐵的反應(yīng)，氫氣是可燃性氣體加熱或點(diǎn)燃前需要進(jìn)行驗(yàn)純；
（2）A中產(chǎn)生的H₂中混有HCl和水蒸氣，必須通過洗氣逐一除去，防止干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)；
（3）依據(jù)裝置中氣體壓強(qiáng)變化和液面變化分析判斷裝置氣密性；
（4）根據(jù)氧化鐵、氧化亞鐵的總質(zhì)量及U型管的質(zhì)量增加7.2g為水的質(zhì)量列式計(jì)算；
（5）若無(wú)干燥管F，空氣中的水蒸氣被E吸收則所測(cè)生成水的質(zhì)量增大，氧元素物質(zhì)的量偏大，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量也將偏大；裝置D中發(fā)生的是氧化亞鐵、氧化鐵與氫氣的反應(yīng)，固體混合物反應(yīng)前后質(zhì)量的減少其實(shí)是其中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)鐵、氧原子的個(gè)數(shù)比判斷．

解答 解：（1）裝置D中發(fā)生的是氧化亞鐵、氧化鐵與氫氣的反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3H₂O，H₂+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+H₂O，氫氣是可燃性氣體，裝置中需要充滿氫氣后方可進(jìn)行加熱反應(yīng)，所以需要對(duì)氫氣進(jìn)行驗(yàn)純，避免混有空氣加熱發(fā)生爆炸，在b處收集氫氣驗(yàn)純；
故答案為：在b處收集氫氣驗(yàn)純；
（2）由于A中產(chǎn)生的H₂中混有HCl和水蒸氣，必須通過洗氣逐一除去，防止干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)，所以B的作用是除去氫氣中的氯化氫，C的濃硫酸，用于干燥氫氣，
故答案為：除去氫氣中的氯化氫；濃硫酸；除水蒸氣或干燥氫氣；
（3）檢查裝置A的氣密性，需要關(guān)閉開關(guān)a，在球形漏斗中加入水到下端液面高于容器中的液面，一段時(shí)間后液面不變證明氣密性完好；
故答案為：關(guān)閉a，往球形漏斗中加水，球形漏斗下端有一段水柱高于容器中液面，則裝置氣密性完好；
（4）U型管的質(zhì)量增加的7.2g是水，物質(zhì)的量是 $\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.4mol，
設(shè)FeO、Fe₂O₃物質(zhì)的量分別為X、Y，則：X+3Y=0.4
根據(jù)質(zhì)量可列式：72X+160Y=23.2
解得Y=0.1，X=0.1，
所以氧化鐵的質(zhì)量為：160g/mol×0.1mol=16g，
故答案為：16g；
（5）干燥管F的作用防空氣中水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)干擾，若無(wú)干燥管F，空氣中的水蒸氣被E吸收則所測(cè)生成水的質(zhì)量增大，導(dǎo)致氧的含量增大，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量將偏大，若反應(yīng)后得到的殘留固體中還有少量FeO，即上式中X偏小，則Y偏大，測(cè)得的Fe₂O₃質(zhì)量將偏大，F(xiàn)eO中n（Fe）：n（O）=1：1，F(xiàn)e₂O₃中n（Fe）：n（O）=，2：3，裝置D中發(fā)生的是氧化亞鐵、氧化鐵與氫氣的反應(yīng)，固體混合物反應(yīng)前后質(zhì)量的減少其實(shí)是其中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)鐵、氧原子的個(gè)數(shù)比判斷FeO和Fe₂O₃固體混合物中含有FeO，
故答案為：偏大；偏大；根據(jù)鐵、氧原子的個(gè)數(shù)比判斷FeO和Fe₂O₃固體混合物中含有FeO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)定FeO和Fe₂O₃固體混合物中Fe₂O₃的質(zhì)量，是一道綜合實(shí)驗(yàn)題，解題的關(guān)鍵是掌握各種裝置的作用，并能根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，此題對(duì)訓(xùn)練學(xué)生思維能力有一定幫助，本題難度中等．