Question

化學(xué)興趣小組的同學(xué)為了測定某赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．
Ⅰ．甲同學(xué)取一定質(zhì)量的赤鐵礦粉與過量的木炭粉混合后，用下圖所示裝置以合理的操作步驟測定（假設(shè)雜質(zhì)始終不發(fā)生變化）；反應(yīng)生成單質(zhì)鐵和二氧化碳，以及少量的一氧化碳．

①實驗中持續(xù)通入干燥的氮氣．加熱前緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間，其作用是

將裝置內(nèi)的空氣排盡

．
②停止加熱前是否需要先斷開a和b的連接處以防止倒吸？為什么？

不需要，因為實驗中要持續(xù)通入氮氣

．
③如果氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同學(xué)用氫氧化鈉溶液的質(zhì)量變化
測定出氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)將

偏小

（選填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”）．
Ⅱ．乙同學(xué)取礦石樣品10g，加入足量稀鹽酸，完全反應(yīng)后，共用去稀鹽酸109.5g過濾得到濾渣2g（假設(shè)雜質(zhì)既不溶于水也不與酸發(fā)生反應(yīng)）．請你和乙同學(xué)-起計算赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)和反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)．（請寫出計算過程）．

Answer 1

分析：Ⅰ、①由于裝置內(nèi)空氣中的氧氣能與碳反應(yīng)生成二氧化碳，據(jù)此分析通入氮氣的作用；
②不需要，因為實驗中要持續(xù)通入氮氣，所以不會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象；
③根據(jù)反應(yīng)會生成一氧化碳，氣體會帶走一部分水蒸氣，從而造成氫氧化鈉溶液質(zhì)量的減少分析；
Ⅱ、氧化鐵和鹽酸可發(fā)生反應(yīng)，所以剩余后的濾渣是樣品中的雜質(zhì)，從而可計算出礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)；
氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，反應(yīng)后溶液是氯化鐵溶液，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)的計算，可根據(jù)化學(xué)方程式求溶質(zhì)的質(zhì)量，溶液的質(zhì)量可根據(jù)公式：“反應(yīng)后溶液的質(zhì)量=反應(yīng)前加入的所有物質(zhì)質(zhì)量之和-雜質(zhì)的質(zhì)量-氣體的質(zhì)量-沉淀的質(zhì)量”來求出，結(jié)合已知量和方程式進行計算即可．

解答：解：Ⅰ．①加熱前就通入一段時間氮氣，是要提前排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；
②因整個過程都通氮氣，所以不會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象；
③由于在高溫條件下，碳與氧化鐵也會生成一氧化碳，如果氫氧化鈉溶液是足量的，對二氧化碳的吸收是完全的，而CO不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，排出時會帶走部分溶液中的水蒸氣，從而造成氫氧化鈉溶液質(zhì)量的減少，使測得CO₂質(zhì)量偏小，導(dǎo)致氧化鐵質(zhì)量分數(shù)也偏��；
Ⅱ．氧化鐵和鹽酸可發(fā)生反應(yīng)，所以剩余后的濾渣是樣品中的雜質(zhì)，赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為：

(10g-2g)

10g

×100%=80%
氧化鐵的質(zhì)量是8g，設(shè)反應(yīng)生成氯化鐵的質(zhì)量為x
Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O
160         325
8g           x

160

8g

=

325

x

  x=16.25g        

16.25g

(109.5+8)g

×100%=13.8%；
答：赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為80%，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)約為13.8%；
故答案為：Ⅰ、①將裝置內(nèi)的空氣排盡；②不需要，因為實驗中要持續(xù)通入氮氣；③偏�。�
Ⅱ、答：赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為80%，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)約為13.8%．

點評：本題主要考查了實驗設(shè)計的問題，有關(guān)實驗方案的設(shè)計和對實驗方案的評價是中考的熱點之一，解答計算時要據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和方程式細心分析解答．