Question

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，興趣小組的同學利用草酸晶體（H₂C₂O₄?3H₂O）分解產生的氣體產物進行了如下的實驗，請你參與過程分析．
【資料】草酸晶體（H₂C₂O₄?3H₂O）在濃硫酸作用下受熱分解，化學方程式為：
H₂C₂O₄?3H₂O

濃硫酸

△

CO₂↑+CO↑+4H₂O
【問題探究】用下圖所示裝置進行實驗：

（1）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．澄清石灰水          c．氫氧化鈉溶液
（2）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；停止加熱后

驅趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收．（合理即可）

．
（3）寫出D裝置中所發生反應的一個化學方程式

3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂

．
（4）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．若實驗前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質量分數是

76.0%

．（計算結果保留一位小數）
【實驗反思】
反思1：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

偏小

（填“偏小”、“不變”或“偏大”）．
反思2：請指出【問題討論】中實驗裝置的一個明顯缺陷

缺少尾氣處理裝置

．

Answer 1

分析：（1）二氧化碳用氫氧化鈉溶液吸收，用澄清的石灰水檢驗，還可以檢驗二氧化碳是否除盡，二氧化碳可以用濃硫酸干燥，先除二氧化碳再干燥；
（2）加熱之后通入一氧化碳的目的是：驅趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收；
（3）一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，據此書寫方程式；
（4）E裝置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的質量=6.6g×

32

44

×100%=4.8g，因為4.8g氧元素的質量一半來自于一氧化碳，一半來自于鐵的氧化物，那么鐵紅中氧元素的質量是4.8g÷2=2.4g，則鐵紅中鐵的質量分數=

10 g-2.4g

10g

×100%=76.0%；
反思1：本實驗中如果缺少C裝置，水蒸氣會通過，E裝置也具有吸水性，因此E裝置會增重，氧元素的質量偏大，則測得樣品中鐵的質量分數會偏�。�
反思2：實驗裝置的一個明顯缺陷：缺少尾氣處理裝置或檢驗水是否除盡．

解答：解：（1）二氧化碳先用氫氧化鈉溶液吸收，用澄清的石灰水檢驗二氧化碳是否除盡，一氧化碳可以用濃硫酸干燥，二者順序不能顛倒，否則氣體從溶液中會帶入D裝置，使E裝置的質量增加，影響測量效果；
（2）加熱之后通入一氧化碳的目的是：驅趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收；
（3）一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，方程式為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂，（一氧化碳與FeO、Fe₃O₄也可以）；
（4）E裝置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的質量=6.6g×

32

44

×100%=4.8g，因為4.8g氧元素的質量一半來自于一氧化碳，一半來自于鐵的氧化物，那么鐵紅中氧元素的質量是4.8g÷2=2.4g，則鐵紅中鐵的質量分數=

10 g-2.4g

10g

×100%=76.0%；
  實驗反思：
反思1：本實驗中如果缺少C裝置，水蒸氣會通過，E裝置也具有吸水性，因此E裝置會增重，氧元素的質量偏大，則測得樣品中鐵的質量分數會偏�。�
反思2：一氧化碳有毒，排放到空氣中會污染大氣，所以實驗裝置的一個明顯缺陷：缺少尾氣處理裝置；
故答案為：（1）c；a；
（2）驅趕裝置中滯留的二氧化碳，使其全部被E裝置中堿石灰全部吸收．（合理即可）；
（3）3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂，（一氧化碳與FeO、Fe₃O₄反應也可以）；
（4）76.0%；   偏��；   缺少尾氣處理裝置．

點評：本題通過實驗現象和分析，得出結論，屬于實驗過程和結論的探究．同學們要具體分析，綜合掌握，細心解答．