Question

4．小宋想在实验室里利用氧化铁和过量炭粉进行反应制取单质铁，并测量其中氧化铁的质量分数．
（1）设计了如图所示的实验装置．

（2）查阅资料：氮气不与碳、氧化铁发生反应．实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠 （NaNO₂）饱和溶液混合加热反应制得氮气，同时生成水和氯化钠．请写出该反应的化学方程式NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+NaCl+2H₂O．
（3）实验操作及实验现象：
①按图连接装置，并检查装置的气密性，称取8.00g氧化铁与4.00g炭粉混合均匀，放入硬质玻璃管中，称取澄清石灰水及试管的总质量为100.00g；
②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气，这样做的目的是除去装置内原有空气；
③停止通入N₂后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水变浑浊；
④待反应结束，需再通一段时间的干燥氮气，这样做的目的是推动气流，带动装置内残余气体，使其被澄清石灰水完全吸收．冷却至室温，称得澄清石灰水和试管的总质量为102.64g．
（4）数据处理：经计算，原氧化铁中样品中，氧化铁的质量分数为80%．
（5）小宋经过思考，发现以上操作得出的实验结果偏小（填“偏大”、“偏小”或“准确”）．

Answer 1

分析 （2）根据反应物、生成物及其质量守恒定律可以书写化学方程式；
（3）根据通入氮气的作用解答；
（4）根据实验数据进行解答；
（5）根据实验操作确定对实验结果的影响．

解答 解：（2）用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠 （NaNO₂）饱和溶液混合加热反应制得氮气，同时生成水和氯化钠，该反应的化学方程式为：NaNO₂+NH₄Cl=NaCl+2H₂O+N₂↑；故填：NaNO₂+NH₄Cl=NaCl+2H₂O+N₂↑；
（3）②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气，可以除去装置内原有空气，防止对实验造成影响，故填：除去装置内原有空气；   
 ③待反应结束，需再通一段时间的干燥氮气，可以推动气流，带动装置内残余气体，使其被澄清石灰水完全吸收，故填：推动气流，带动装置内残余气体，使其被澄清石灰水完全吸收；
（4）生成二氧化碳的质量为：102.64g-100g=2.64g
设氧化铁的质量为x，则有：
2Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂
320                               132
x                                   2.64g
$\frac{320}{132}=\frac{x}{2.64g}$
x=6.4g
原氧化铁中样品中，氧化铁的质量分数为：$\frac{6.4g}{8.00g}×100%$=80%；
故填：80%；
 （5）由于使用的是氢氧化钙溶液吸收二氧化碳，可能会导致二氧化碳吸收不完全，导致计算的结果偏小，故填：偏小．

点评 化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，并有助于提高观察、实验能力．