Question

1．铁锈组分较复杂，某兴趣小组展开了对铁锈成分的研究，某铁锈成分为Fe₂O₃•xH₂O和FeCO₃．为确定其组成，兴趣小组称取此铁锈样品25.4g，在科研人员的指导下用图1装置进行实验．
【查阅资料】①Fe₂O₃•xH₂O失去结晶水温度为110℃，FeCO₃在282℃分解为FeO和CO₂．
②温度高于500℃时铁的氧化物才能被CO还原．
?用CO还原Fe₂O₃炼铁的过程大致分为三个阶段：
阶段1：3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;500～600℃\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂
阶段2：Fe₃O₄+CO$\frac{\underline{\;600～700℃\;}}{\;}$   3FeO+CO₂
阶段3：FeO+CO $\frac{\underline{\;＞700℃\;}}{\;}$  Fe+CO₂
（1）装配好实验装置后，首先要检查装置气密性．
（2）装置A中的反应为：H₂C₂O₄（草酸）$→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+CO₂↑+H₂O．通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶B中应盛放c（选填序号）．
a．浓硫酸b．澄清的石灰水c．氢氧化钠溶液
（3）现控制D装置中的温度为300℃对铁锈进行热分解，直至D装置中剩余固体质量不再变化为止，冷却后装置E增重3.6g，装置F增重2.2g．则样品中FeCO₃的质量m（FeCO₃）=5.8g，x=2．
（4）若缺少G装置，测得的m（FeCO₃）偏大（选填“偏大”、“偏小”、“不变”，下同），x的值会不变．
（5）将上述300℃热分解后的D装置中剩余固体继续分阶段升温，进行CO还原铁的氧化物炼铁过程的探究．加热时测定D中剩余固体质量随温度变化的曲线如图2所示．图中M点对应的a=18.0．

Answer 1

分析 （1）装配好实验装置后，首先要检查装置气密性；
（2）氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体；
（3）控制D装置中的温度为300℃对铁锈进行热分解，D装置中，Fe₂O₃•xH₂O失去结晶水，FeCO₃分解为FeO和CO₂，冷却后装置E增重3.6g，说明结晶水的质量是3.6g，装置F增重2.2g，说明碳酸亚铁分解生成了2.2g二氧化碳；
（4）G装置能够防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入F装置中；
（5）图中M点对应的是氧化亚铁的质量，G点对应的是铁的质量．

解答 解：（1）装配好实验装置后，首先要检查装置气密性．
故填：检查装置气密性．
（2）通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶B中应盛放氢氧化钠溶液，用来吸收反应生成的二氧化碳气体．
故填：c．
（3）冷却后装置E增重3.6g，说明反应生成了3.6g水，装置F增重2.2g，说明反应生成了2.2g二氧化碳，
设碳酸亚铁的质量为m，
FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，
116                    44
m                       2.2g
$\frac{116}{m}$=$\frac{44}{2.2g}$，
m=5.8g，
则样品中氧化铁质量为：25.4g-3.6g-5.8g=16g，
根据题意有：$\frac{160}{16g}$=$\frac{18x}{3.6g}$，
x=2，
故填：5.8；2．
（4）若缺少G装置，空气中的水蒸气和二氧化碳会进入F装置，导致二氧化碳质量偏大，从而导致测得的m（FeCO₃）偏大，空气中的水蒸气不能进入E装置中，因此x的值不变．
故填：偏大；不变．
（5）设氧化亚铁质量为y，
图中M点对应的a是氧化亚铁的质量，G点对应的是铁的质量，铁的质量是14.0g，
根据题意有：y×$\frac{56}{72}$×100%=14.0g，
y=18.0g，
故填：18.0．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．