Question

为了测定某样品中氧化铁（Fe₂O₃）的质量分数（杂质不含铁元素，且不溶于水和酸），某兴趣小组的同学进行了如下的实验，请你参与过程分析．

【查阅资料】
1．草酸（H₂C₂O₄）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为H₂C₂O₄

浓硫酸  .

△

CO₂↑+CO↑+H₂O；
2．碱石灰主要成分为生石灰与氢氧化钠固体．
【实验设计及操作】用如图所示装置进行实验．
【问题讨论】
（1）实验中观察到E中现象是

 

；
（2）进入E中的气体是纯净、干燥的CO，则B、C、D中依次是

 

（填序号）；
①浓硫酸、石灰水、氢氧化钠溶液
②石灰水、氢氧化钠溶液、浓硫酸
③氢氧化钠溶液、石灰水、浓硫酸
（3）当E中固体完全反应后，先熄灭

 

处酒精灯（填“A”或“E”）；
（4）G的作用是

 

；
（5）实验装置有一明显缺陷是

 

．
【数据处理】称取样品8.0g，用上述装置进行实验，充分反应后称量F装置增重4.4g．则样品中氧化铁质量分数为

 

（精确到0.1%）．
【实验反思】当观察到E中固体全部变黑后，若立即停止通CO，则测得的样品中氧化铁的质量分数

 

（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,气体的净化（除杂）,一氧化碳还原氧化铁,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：【问题讨论】
（1）从E装置中发生的反应是一氧化碳和氧化铁（红棕色）在高温下反应生成黑色的铁和二氧化碳去分析解答；
（2）从进入E中的气体是纯净、干燥的CO，就要除去混合气体中的二氧化碳和水分；先用装置中氢氧化钠溶液除去混合气体中的二氧化碳、再用石灰水检验混合气体中的二氧化碳是否除干净、最后用浓硫酸是除去水分去分析解答；
（3）从还要继续通往CO，以便让装置E中的产生二氧化碳全部进入F装置去分析解答；
（4）从由于利用称量F装置增加重量（二氧化碳）去计算参加反应的氧化铁的质量，故要外界防止外界空气（中CO₂和水蒸气）进入F去分析解答；
（5）从反应物CO是空气污染物，在实验时要把剩余的CO除去去分析解答；
【数据处理】根据二氧化碳的质量求出氧化铁的质量分数．
【实验反思】从装置E中的产生二氧化碳没有进入F装置，会导致F增加质量减小，使二氧化碳质量偏小，导致计算得出氧化铁的质量分数减小去分析解答．

解答：解：【问题讨论】
（1）E装置中发生的反应是一氧化碳和氧化铁（红棕色）在高温下反应生成黑色的铁和二氧化碳，故答案为：样品由红色变成黑色；
（2）由草酸（H₂C₂O₄）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为H₂C₂O₄

浓硫酸  .

△

CO₂↑+CO↑+H₂O可知，由于进入E中的气体是纯净、干燥的CO，就要除去混合气体中的二氧化碳和水分；先用装置中氢氧化钠溶液除去混合气体中的二氧化碳、再用石灰水检验混合气体中的二氧化碳是否除干净、最后用浓硫酸是除去水分；故答案为：③；
（3）当E中固体完全反应后，还要继续通往CO，以便让装置E中的产生二氧化碳全部进入F装置，故答案为：E；
（4）由于利用称量F装置增加重量（二氧化碳）去计算参加反应的氧化铁的质量，故要外界防止外界空气（中CO₂和水蒸气）进入F；故答案为：防止空气（中CO₂和水蒸气）进入F；      
（5）由于反应物CO是空气污染物，在实验时要把剩余的CO除去；故答案为：没有处理尾气装置；
【数据处理】解：设样品中氧化铁的质量分为X
               Fe₂O₃+3CO 

高温  .

2Fe+3CO₂
             160                   132         
           8.0g×x                4.4g 
                

160

132

=

8.0g×x

4.0g

 
             解之得：X=66.7%
             故答案为：66.7%；
【实验反思】当观察到E中固体全部变黑后，若立即停止通CO，装置E中的产生二氧化碳没有进入F装置，会导致F增加质量减小，使二氧化碳质量偏小，导致计算得出氧化铁的质量分数减小；故答案为：偏小．

点评：做题目时重点分析装置图中各装置的作用．