Question

19．工業鐵紅的主要成分是Fe₂O₃，還含有少量的FeO、Fe₃O₄，為了測定鐵紅中鐵的質量分數，興趣小組的同學進行了如下實驗，請你參與過程分析．
【資料1】草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃H₂SO₄作用下受熱分解，化學方程式為：
H₂C₂O₄•3H₂O$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+4H₂O
【問題討論】用如圖所示裝置進行實驗：
（1）實驗前應先檢查裝置的氣密性．
（2）進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是c、a（填字母編號）
a．濃硫酸  b．澄清的石灰水 c．氫氧化鈉溶液
（3）B裝置的作用是檢驗二氧化碳是否被A裝置完全吸收．
（4）對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：
①加熱前將裝置中的空氣排出，防止發生爆炸
②停止加熱后把反應生成的二氧化碳全部排入E裝置中．
【數據分析與計算】
【資料2】鐵的常見氧化物中鐵的質量分數

鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
鐵的質量分數	77.8%	70.0%	72.4%

（5）稱取鐵紅樣品10.0g用上述裝置進行實驗，測定鐵紅中鐵的質量分數．
①D中充分反應后得到Fe粉的質量為mg，則m的取值范圍是7.0＜m＜7.78．
②實驗前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質量分數是76.0%．（計算結果精確到0.1%）
【實驗評價】
（6）本實驗中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測得樣品中鐵的質量分數會偏�。ㄌ睢捌�小”、“不變”或“偏大”）．

Answer 1

分析 （2）氫氧化鈉溶液能和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，濃硫酸能夠吸收水蒸氣；
（3）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
（4）對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：加熱前將裝置中的空氣排出，防止發生爆炸，停止加熱后把反應生成的二氧化碳全部排入E裝置中；
（5）根據提供的數據可以判斷相關方面的問題；
（6）本實驗中如果缺少C裝置，會導致測定的二氧化碳質量偏大，從而導致測得樣品中鐵的質量分數會偏�。�

解答 解：（2）進入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是氫氧化鈉溶液、濃硫酸，分別是吸收二氧化碳、水蒸氣．
故填：c、a．
（3）B裝置的作用是檢驗二氧化碳是否被A裝置完全吸收．
故填：檢驗二氧化碳是否被A裝置完全吸收．
（4）對D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：①加熱前將裝置中的空氣排出，防止發生爆炸；
②停止加熱后把反應生成的二氧化碳全部排入E裝置中．
故填：把反應生成的二氧化碳全部排入E裝置中．
（5）①D中充分反應后得到Fe粉的質量為mg，則m的取值范圍是：10.0g×70.0%＜mg＜10.0g×77.8%，即7.0＜m＜7.78．
故填：7.0＜m＜7.78．
②實驗前后稱得E裝置增重6.6g，說明反應生成了6.6g二氧化碳，6.6g二氧化碳中氧元素質量為：6.6g×$\frac{32}{44}$×100%=4.8g，
因為二氧化碳中的氧元素一半來自于鐵的氧化物，因此鐵紅中氧元素質量為：4.8g÷2=2.4g，
則此鐵紅中鐵的質量分數是：$\frac{10.0g-2.4g}{10.0g}$×100%=76.0%，
故填：76.0%．
（6）本實驗中如果缺少C裝置，會導致測定的二氧化碳質量偏大，從而導致測得樣品中鐵的質量分數會偏�。�
故填：偏�。�

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．