Question

8．實驗室用下面裝置測定FeO和Fe₂O₃固體混合物中Fe₂O₃的質(zhì)量，D裝置的硬質(zhì)雙通玻璃管中的固體物質(zhì)是FeO和Fe₂O₃的混合物．

（1）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑
（2）裝置A發(fā)生的反應(yīng)有時要向其中加入少量CuSO₄溶液，其目的是加快氫氣產(chǎn)的速率，其原理是Zn先與CuSO₄反應(yīng)生成Cu附著在Zn表面，Zn（負極）、Cu（正極）與稀鹽酸（電解質(zhì)溶液）組成很多微小原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)，加快了反應(yīng)速率．
（3）為了安全，在點燃D處的酒精燈之前，在b出口處必須收集氫氣驗純．
（4）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，所起的作用是干燥氫氣．
（5）在氣密性完好，并且進行了必要的安全操作后，點燃D處的酒精燈，在硬質(zhì)雙通玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是3H₂+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3H₂O，H₂+FeO $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+H₂O．
（6）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．
（7）U型管E右邊又連接干燥管F的目的是防止空氣中的水蒸氣等氣體進入E中，若無干燥管F，測得Fe₂O₃的質(zhì)量將偏大（填“偏大”“偏小”或“無影響”）．
（8）若反應(yīng)后得到的殘留固體中還有少量FeO，測得的Fe₂O₃質(zhì)量將偏�。ㄌ睢捌�大”“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 裝置A是制備氫氣的發(fā)生裝置，通過裝置B中的水除去氫氣中的氯化氫，通過裝置C中的濃硫酸干燥氫氣，通過裝置D還原FeO和Fe₂O₃的混合物，生成的水蒸氣進入裝置E吸收，稱量質(zhì)量變化得到生成水的質(zhì)量計算氧化鐵的質(zhì)量，裝置F是防止空氣中的水蒸氣進入裝置E影響測定結(jié)果的準確性，
（1）依據(jù)裝置中氣體壓強變化和液面變化分析判斷裝置氣密性；
（2）Zn先與CuSO₄反應(yīng)生成Cu附著在Zn表面，Zn（負極）、Cu（正極）與稀鹽酸（電解質(zhì)溶液）組成很多微小原電池；
（3）氫氣是可燃性氣體加熱或點燃前需要進行驗純；
（4）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)實驗；
（5）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)，生成了鐵和水；
（6）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)量列式計算；
（7）若無干燥管F，空氣中的水蒸氣被E吸收則所測生成水的質(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；
（8）若反應(yīng)后得到的殘留固體中還有少量FeO，E吸收則所測生成水的質(zhì)量減小，氧元素物質(zhì)的量偏�。�

解答 解：（1）A中鋅和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑，
故答案為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑，；
（2）裝置A發(fā)生的反應(yīng)有時要向其中加入少量CuSO₄溶液，鋅和硫酸銅溶液反應(yīng)生成銅附著在鋅表面，在稀硫酸中形成原電池反應(yīng)加快反應(yīng)速率，
故答案為：加快氫氣產(chǎn)的速率；Zn先與CuSO₄反應(yīng)生成Cu附著在Zn表面，Zn（負極）、Cu（正極）與稀鹽酸（電解質(zhì)溶液）組成很多微小原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)，加快了反應(yīng)速率；
（3）氫氣是可燃性氣體，裝置中需要充滿氫氣后方可進行加熱反應(yīng)，所以需要對氫氣進行驗純，避免混有空氣加熱發(fā)生爆炸，在F處收集氫氣驗純；
故答案為：收集氫氣驗純；
（4）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)實驗，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；干燥氫氣；
（5）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+Fe₂O₃2Fe+3H₂O，H₂+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+H₂O，
故答案為：3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3H₂O，H₂+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+H₂O；
（6）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：16；
（7）干燥管F的作用防空氣中水蒸氣對實驗干擾，若無干燥管F，空氣中的水蒸氣被E吸收則所測生成水的質(zhì)量增大，導(dǎo)致氧的含量增大，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量將偏大，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣等氣體進入E中；偏大；
（8）若反應(yīng)后得到的殘留固體中還有少量FeO，E吸收則所測生成水的質(zhì)量減小，氧元素物質(zhì)的量偏小，依據(jù)（6）中金屬可知設(shè)此時生成水質(zhì)量為m，
72X+160Y=23.2
X+3Y=$\frac{m}{18}$
Y=$\frac{56m}{18}$-23.2，m越小，Y越小，
測得的Fe₂O₃質(zhì)量將偏小，
故答案為：偏小．

點評 本題考查了測定FeO和Fe₂O₃固體混合物中Fe₂O₃的質(zhì)量，是一道綜合實驗題，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)進行計算，此題對訓(xùn)練學(xué)生思維能力有一定幫助，本題難度中等．