Question

2．铁锈组分的确定．
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22.52g，在科研人员的指导下用如图装置进行实验．

【查阅资料】①Fe₂O₃•xH₂O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．
（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）$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$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）实验时，先点燃A处的酒精灯后开启控温电加热器的目的是排出装置中的空气，防止发生爆炸，尾气处理的方法是点燃，或利用塑料袋收集起来．
（4）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1.32g．
则样品中FeCO₃的质量=3.48g，x=2．
（5）若缺少G装置，测得的FeCO₃的质量偏大（选填“偏大”、“偏小”、“不变”，下同），x的值会偏大．
（6）已知CO还原Fe₂O₃的固体残留率（固体样品剩余质量/固体样品的起始质量×100%）随温度的变化如图所示，图中B点固体的成份为Fe₃O₄（填化学式），CD段的化学式方程式为FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO₂．

Answer 1

分析 （1）要熟悉各种仪器的名称、用途和使用方法； 
（2）氢氧化钠能够吸收二氧化碳；
（3）一氧化碳和空气混合达到一定程度时遇明火会发生爆炸；
一氧化碳有毒，燃烧生成二氧化碳；
（4）浓硫酸能够吸收水蒸气，碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳；
（5）空气中含有水蒸气和二氧化碳；
（6）根据图中提供的信息可以进行相关方面的计算和判断．

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，C中应该放浓硫酸．
故填：c．
（3）实验时，先点燃A处的酒精灯后开启控温电加热器的目的是排出装置中的空气，防止发生爆炸，尾气处理的方法是点燃，或利用塑料袋收集起来．
故填：排出装置中的空气，防止发生爆炸；点燃，或利用塑料袋收集起来．
（4）设碳酸亚铁质量为m，
装置F增重1.32g，说明碳酸亚铁分解生成了1.32g二氧化碳，装置E增重3.6g，说明铁锈中的结晶水的质量是3.6g，
FeCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，
116                     44
m                      1.32g
$\frac{116}{m}$=$\frac{44}{1.32g}$，
m=3.48g，
Fe₂O₃•xH₂O的质量为：22.52g-3.48g=19.04g，
根据题意有：Fe₂O₃•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+xH₂O，
                      160+18x                       18x
                        19.04g                       3.6g
$\frac{160+18x}{19.04g}$=$\frac{18x}{3.6g}$，
x=2，
故填：3.48；2．
（5）若缺少G装置，空气中的水蒸气和二氧化碳能被F装置吸收，导致二氧化碳质量偏大，从而导致测得的FeCO₃的质量偏大；
FeCO₃的质量偏大，能够导致Fe₂O₃•xH₂O质量偏小，从而导致x的值会偏大．
故填：偏大；偏大．
（6）假设氧化铁的质量是100g，
氧化铁中铁元素质量为：100g×$\frac{112}{160}$×100%=70g，氧元素质量为：100g-70g=30g，
AB段中，一氧化碳和氧化铁反应生成二氧化碳和铁的氧化物，B点时固体减少的质量即为氧化铁中氧元素损失的质量，减少的氧元素质量为：100g-96.67g=3.33g，
设B点时固体的化学式为Fe_zO_y，
根据题意有：$\frac{56z}{16y}$=$\frac{70g}{30g-3.33g}$，
$\frac{z}{y}$=$\frac{3}{4}$，
因此图中B点固体的成份为Fe₃O₄；
C点时减少的氧元素质量为：100g-90g=10g，
设C点固体的成份的化学式为Fe_nO_p，
根据题意有：$\frac{56n}{16p}$=$\frac{70g}{30g-10g}$，
$\frac{n}{p}$=$\frac{1}{1}$，
因此图中C点固体的成份为FeO，
CD段的化学式方程式为：FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO₂．
故填：Fe₃O₄；FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO₂．

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．