Question

【题目】利用H2还原铁的氧化物并确定其组成的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫化物等杂质，焦性没食子酸溶液可吸收少量氧气)。

回答下列问题:

（1）装置Q(启普发生器)用于制备H2，还可用于_____(填字母，下同)。

A.生石灰与浓氨水制NH3 B.过氧化钠与水制O2

C.硫化铁固体与稀硝酸制H2S D.大理石与稀盐酸制CO2

（2）①②③中依次盛装的试剂为__________________。

A.KMnO4酸性溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液

B.焦性没食子酸溶液、浓H2SO4、KMnO4酸性溶液

C. KMnO4酸性溶液、焦性没食子酸溶液、浓H2SO4

KMnO4酸性溶液中发生反应的离子方程式为_____________。

（3）“加热管式炉”和“打开活塞K”这两步操作应该先进行的是__________，在这两步之间还应进行的操作是_______________。

（4）反应过程中G管逸出的气体是___________，其处理方法是___________。

（5）结束反应时，应该___________，待装置冷却后称量并记录相应数据。

（6）假设反应完全后瓷舟中的固体只有Fe单质，实验中测得了下列数据: ①瓷舟的质量为30.4g；②瓷舟和FexOy的总质量为42.0g；③反应前U形管及内盛物的总质量为98.4g；④反应后U形管及内盛物的总质量为102.0g。由以上数据计算并确定该铁的氧化物的化学式为____________。

Answer 1

【答案】 D C 8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O 打开活塞K 检验H2 的纯度 氢气(或H2) 在G管口处放置一个点燃的酒精灯 先停止加热，冷却至室温后,再关闭活塞K Fe3O4

【解析】H2还原铁的氧化物，装置Q用于制备氢气，因盐酸易挥发，则①、②、③应分别用于除去HCl、H2S、氧气和水，得到干燥的氢气与铁的氧化物在加热条件下反应生成铁，实验结束后应先停止加热再停止通入氢气，以避免铁被重新氧化。

(1)装置Q(启普发生器)用于制备H2。A.生石灰与浓氨水制NH3时生成的氢氧化钙微溶于水，会堵塞启普发生器，错误；B.过氧化钠能够与水剧烈反应，放出大量的热，不能用启普发生器作为反应装置，错误；C.稀硝酸具有强氧化性，硫化铁固体与稀硝酸不能反应制得H2S，应该选用稀硫酸，错误；D.大理石的主要成分为碳酸钙，不溶于水，与稀盐酸制CO2可以选用启普发生器作为反应装置，正确；故选D；

(2)装置Q用于制备氢气，因盐酸易挥发，则①、②、③应分别用于除去HCl、H2S、氧气和水，得到干燥的氢气与铁的氧化物在加热条件下反应生成铁，应最后通过浓硫酸干燥，①②③中依次盛装的试剂为KMnO4酸性溶液、焦性没食子酸溶液、浓HSO4；KMnO4酸性溶液用于吸收H2S，反应的离子方程式为8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O，故答案为：C；8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O；

(3)需要通过生成的氢气排尽装置中的空气，“加热管式炉”和“打开活塞K”这两步操作应该先进行的是打开活塞K，氢气中如果混有空气，加热时会发生爆炸，因此在这两步之间还应检验H2的纯度，故答案为：打开活塞K；检验H2的纯度；

(4)反应过程中G管逸出的气体是未反应的氢气，氢气极易燃烧，不能直接排空，可以在G管口处放置一个点燃的酒精灯，故答案为：氢气(或H2)；在G管口处放置一个点燃的酒精灯；

(5)实验结束后应先停止加热再停止通入氢气，以避免铁被重新氧化，故答案为：先停止加热，冷却至室温后，再关闭活塞K；

(6)U形管内的碱石灰是原来吸收生成的水蒸气，因此生成的水的质量为102.0g-98.4g=3.6g，物质的量为0.2mol，FexOy的质量=42.0g-30.4g=11.6g，其中含有O元素的物质的量为0.2mol，质量为0.2mol×16g/mol=3.2g，则铁元素的质量为11.6g-3.2g=8.4g，物质的量为=0.15mol，因此==，则该铁的氧化物的化学式为Fe3O4，故答案为：Fe3O4。