Question

用含有二氧化碳和水蒸气杂质的某种还原性气体测定一种铁的氧化物（Fe_xO_y）的组成，实验装置如下图所示．根据上图试回答：

（1）甲装置的作用是______，反应的化学方程式是______；
（2）如果将甲装置和乙装置位置的顺序调换，对实验有无影响？______；
（3）实验过程中丁装置中没有明显变化，而戊装置中溶液出现了白色沉淀，则该还原性气体是______；
（4）当丙装置中的Fe_xO_y全部被还原后，称量剩余固体的质量为16.8克，同时测得戊装置的质量增加了17.6克．则Fe_xO_y中，铁元素和氧元素的质量比为______，该铁的氧化物的化学式为______；
（5）上述实验装置中，如果没有甲装置，将使测定结果中铁元素与氧元素的质量的比值______（填偏大、偏小或无影响）；如果没有已装置，可能产生的后果是______．

Answer 1

【答案】分析：作为综合实验题利用还原性气体测定铁的氧化物的组成，其原理是根据生成物的质量通过计算确定结果．就初中阶段，还原性气体有氢气和一氧化碳，他们夺氧后生成水和二氧化碳．原气体中混有二氧化碳和水蒸气，所以必须先除去，然后让还原性气体反应，丁戊装置用以检验生成的水和二氧化碳，最后的己装置进行尾气处理，有环保理念．
解答：解：（1）因二氧化碳能与氢氧化钠反应，方程式为：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O，所以除二氧化碳用氢氧化钠溶液，故甲装置的作用是除去（或吸收）二氧化碳；
（2）因浓硫酸具有吸水性，所以除水蒸气选用浓硫酸．除二氧化碳时，气体要从溶液中通过，会带出水蒸气，所以要先除二氧化碳再干燥，如果将甲装置和乙装置位置的顺序调换，对实验会有影响．
（3）丁装置盛放的是无水硫酸铜，无水硫酸铜遇水会变蓝，丁装置没有明显变化，说明没有水生成，故该还原性气体不是氢气．戊装置盛放的是石灰水，二氧化碳能使石灰水变浑浊，戊装置中溶液出现了白色沉淀，故该还原性气体是一氧化碳．
（4）丙装置中的Fe_xO_y全部被还原，剩余固体为生成的铁的质量．戊装置中盛放的石灰水吸水二氧化碳，增加的质量为二氧化碳的质量，二氧化碳是一氧化碳夺取Fe_xO_y的氧生成的，即二氧化碳只有一个氧原子来自铁氧化合物，占二氧化碳质量的，故Fe_xO_y中氧元素的质量为：17.6g×=6.4g，则Fe_xO_y中铁氧元素的质量比为：56x：16y=16.8g：6.4g=21：8，x：y=3：4，该铁的氧化物的化学式为 Fe₃O₄；
（4）如果没有甲装置，混有的二氧化碳也会在戊装置被吸收，故二氧化碳的质量偏大，相当于一氧化碳夺得的氧的质量增加，故测得结果中铁元素与氧元素的质量的比值偏小．一氧化碳有毒，会污染空气，最后的己装置对尾气进行处理，具有环保理念．
故答案为：（1）除去二氧化碳（CO₂），2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（2）有影响；
（3）一氧化碳（CO）；
（4）21：8，Fe₃O₄；
（5）偏小，有毒的一氧化碳会污染空气．
点评：该实验的目的是用还原性气体测定铁的氧化物的组成，解答的关键是分析实验装置，了解每一步的作用．