Question

3．某興趣小組為探究“氧化鐵和銅粉”混合物中銅的質(zhì)量分數(shù)，稱取一定質(zhì)量的混合物，按照下圖實驗裝置進行實驗：

【定性分析】
（1）實驗時要“先通一氧化碳氣體，后加熱”的目的是排盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；以免加熱發(fā)生爆炸．
（2）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）實驗裝置B中的現(xiàn)象是石灰水變渾濁，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（4）該裝置的設(shè)計有一明顯不當之處，你的改進方案是將尾氣點燃或用氣球收集．
（5）為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前是否要先斷開A和B的連接處？不需要（填“需要”或“不需要”），理由是因為一旦斷開會導(dǎo)致外面空氣從右側(cè)進入裝置內(nèi)，導(dǎo)致銅和鐵被氧化，所以需要在一氧化碳繼續(xù)通入的情況下撤酒精燈，等到完全恢復(fù)到室溫后再停止通入一氧化碳，所以不會倒吸．
（6）你認為CO在停止加熱后繼續(xù)通的作用有防止銅單質(zhì)又被氧化、防止生成的鐵單質(zhì)又被氧化、同時防止石灰水倒吸炸裂玻璃管．
【定量分析】
該興趣小組按照科學(xué)的方案完成實驗后，對充分反應(yīng)后的管內(nèi)固體X進行如下后續(xù)實驗探究：

回答下列問題：
（7）寫出固體X與稀鹽酸反應(yīng)的方程式：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（8）如何證明固體C已經(jīng)洗滌干凈？取最后的洗滌液滴加紫色石蕊試液，看是否變紅，若不變紅，說明已洗干凈．
（9）有色溶液B中含有的溶質(zhì)：FeCl₂、HCl（填化學(xué)式）．
（10）根據(jù)以上實驗流程，計算原混合物“氧化鐵和銅粉”中銅的質(zhì)量分數(shù)為20%．

Answer 1

分析 根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的步驟、注意事項解答；根據(jù)金屬與酸反應(yīng)規(guī)律、酸的化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)方程式進行計算分析解答．

解答 解：（1）一氧化碳具有可燃性，點燃時會可能發(fā)生爆炸，實驗時要“先通一氧化碳氣體，后加熱”目的是排盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；
（2）一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（3）實驗裝置B中二氧化碳通入石灰水中生成碳酸鈣沉淀和水，現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0；
（4）一氧化碳有劇毒，不能直接排放到空氣中，故需將尾氣點燃或用氣球收集起來；
（5）熄滅酒精噴燈會引起試管內(nèi)溫度降低，導(dǎo)致試管內(nèi)壓強驟然減小，B中的水沿導(dǎo)管進入試管，使試管炸裂；為防止溶液倒吸需要先斷開A和B的連接處；
（6）反應(yīng)完成后，要先停止加熱，還要通入一會一氧化碳，為防止銅單質(zhì)、生成的鐵單質(zhì)又被氧化，同時防止石灰水倒吸炸裂玻璃管．
（7）反應(yīng)后管內(nèi)固體是鐵和銅的混合物，加入過量鹽酸后，鐵與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，化學(xué)方程式為Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（8）反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)是鐵與鹽酸反應(yīng)生成的氯化亞鐵和剩余的鹽酸，固體C是銅，表面殘留著鹽酸，故可取最后的洗滌液滴加紫色石蕊試液，看是否變紅確定是否洗滌干凈；
（9）反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)是鐵與鹽酸反應(yīng)生成的氯化亞鐵和剩余的鹽酸；
（10）設(shè)鐵的質(zhì)量為x
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56              2
x               0.4g  
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.4g}$
x=11.2g    
所以氧化鐵的質(zhì)量為$\frac{11.2g×160}{112}$=16g，所以原混合物“氧化鐵和銅粉”中銅的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{4g}{4g+16g}$×100%=20%．
故答案為：（1）排盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；
（2）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（3）石灰水變渾濁；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂0；
（4）將尾氣點燃或用氣球收集；
（5）不需要；因為一旦斷開會導(dǎo)致外面空氣從右側(cè)進入裝置內(nèi)，導(dǎo)致銅和鐵被氧化，所以需要在一氧化碳繼續(xù)通入的情況下撤酒精燈，等到完全恢復(fù)到室溫后再停止通入一氧化碳，所以不會倒吸．
（6）防止銅單質(zhì)又被氧化；防止生成的鐵單質(zhì)又被氧化；同時防止石灰水倒吸炸裂玻璃管．
（7）Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（8）取最后的洗滌液滴加紫色石蕊試液，看是否變紅，若不變紅，說明已洗干凈；
（9）FeCl₂、HCl；
（10）20%．

點評 化學(xué)反應(yīng)前后元素質(zhì)量守恒，根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒可求出氧化鐵質(zhì)量，進而求出銅的質(zhì)量分數(shù)．