Question

17．請你參與興趣小組的探究活動．

【提出問題】鐵紅中鐵的質量分數(shù)是多少？（已知：工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe₂O₃，還含有少量的FeO、Fe₃O₄．）
【查閱資料】
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
②濃H₂SO₄是液體，能有效吸收水分．
③堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物．
④一般來說，氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的效果比氫氧化鈣溶液好．
⑤鐵的常見氧化物中鐵的質量分數(shù)：

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

【實驗與討論】
（1）下列不能用作草酸分解制取氣體的裝置是abc（填字母編號）．
（2）用圖1所示裝置進行實驗，實驗前應先檢查裝置的氣密性．

（3）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
（4）B裝置的作用是驗證二氧化碳已除盡，發(fā)生的化學方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O
（5）寫出D裝置中含量最多的固體物質所發(fā)生反應的化學方程式3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【數(shù)據(jù)分析與計算】
稱取鐵紅樣品20.0g，用上述裝置進行實驗，測定鐵紅中鐵的質量分數(shù)．
①D中充分反應后得到Fe粉的質量為m g，則14.0＜m＜15.6．
②實驗前后稱得E裝置增重13.2g，則此鐵紅中鐵的質量分數(shù)是76.0%．
【實驗評價】
請指出圖2中實驗裝置的一個明顯缺陷缺少尾氣處理裝置．

Answer 1

分析 草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃硫酸作用下受熱分解，因此選用d裝置；實驗前應先檢查裝置的氣密性，二氧化碳一般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；加熱之前通入一氧化碳的目的是：將裝置中的空氣排出，防止發(fā)生爆炸；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．一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，配平即可；如果全部是氧化鐵，鐵的最少量是20g×70%=14.0g，如果全部是氧化亞鐵，鐵的最大量是20g×77.8%=15.6g；E裝置增重13.2g，那么二氧化碳是13.2g，氧元素的質量=13.2g×$\frac{32}{44}$=9.6g，因為9.6g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9.6g÷2=4.8g，則鐵紅中鐵的質量分數(shù)=$\frac{20g-4.8g}{20g}$×100%=76.0%；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(shù)會偏��；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）草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃硫酸作用下受熱分解，因此選用d裝置，故答案為：abc；
（2）實驗前應先檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性；
（3）二氧化碳一般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，一氧化碳可以用濃硫酸干燥；故答案為：c；a；
（4）B裝置還可以檢驗二氧化碳是否除盡，二氧化碳與氫氧化鈣在常溫下反應生成碳酸鈣和水，反應的化學方程式為為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
故答案為：驗證二氧化碳已除盡；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（5）一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，配平即可；故答案為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
【數(shù)據(jù)分析與計算】
如果全部是氧化鐵，鐵的最少量是20g×70%=14.0g，如果全部是氧化亞鐵，鐵的最大量是20g×77.8%=15.6g；E裝置增重13.2g，那么二氧化碳是13.2g，氧元素的質量=13.2g×$\frac{32}{44}$=9.6g，因為一個一氧化碳分子只能搶氧化鐵中一個氧原子變成二氧化碳，因此氧元素的質量一半一半，9.6g氧元素的質量一半來自于一氧化碳，一半來自于鐵的氧化物，那么鐵紅中氧元素的質量是9.6g÷2=4.8g，則鐵紅中鐵的質量分數(shù)=$\frac{20g-4.8g}{20g}$×100%=76.0%；故答案為：①14.0   15.6   ②76.0%
【實驗評價】
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(shù)會偏��；實驗裝置的一個明顯缺陷：缺少尾氣處理裝置．故答案為：缺少尾氣處理裝置；

點評 本考點屬于實驗探究題，實驗探究題是近幾年中考的熱點之一，它包括實驗方法和過程的探究，實驗結論和實驗規(guī)律的探究等．本題通過實驗現(xiàn)象和分析，得到了正確的結論，屬于實驗過程和結論的探究．同學們要具體分析，綜合掌握．本題型主要出現(xiàn)在實驗題中．