Question

某課外活動小組的同學用如圖所示裝置，對氧化鐵粉末（含少量鐵粉）樣品進行實驗．圖中鐵架臺等裝置已略去．請回答有關問題：

（1）實驗目的：測定

 

（2）課外活動小組的同學在實驗操作時，應注意加熱前先通一會兒氫氣，目的是

 

，反應完后，還要繼續(xù)通氫氣到試管冷卻，是為了

 

（3）實驗現(xiàn)象和有關化學方程式如表（H₂的化學性質與CO相似）：請完成表格．

實驗現(xiàn)象	化學方程式
A中反應產生大量氣泡；	A中：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑．
B中   粉末逐漸變黑色；	B中：   ．

（4）實驗數(shù)據(jù)記錄和處理：經(jīng)過規(guī)范的操作和正確的稱量，得到如下兩組數(shù)據(jù)（B中反應完全，C中吸收完全）：

	反應前	氧化鐵完全反應后
①組	B：玻璃管的質量32.4克 氧化鐵樣品的質量10.0克	B：玻璃管和管內固體物質的質量40.0克
②組	C：干燥管和生石灰質量40．O克	C：干燥管和管內固體物質的質量43.0克

通過計算，同學們發(fā)現(xiàn)，用得到的兩組數(shù)據(jù)求出的樣品中氧化鐵的質量分數(shù)不同．你覺得應該選擇

 

組數(shù)據(jù)．樣品中氧化鐵的質量分數(shù)是

 

．
（5）問題和討論：
經(jīng)過討論，同學們對裝置進行了改進，在

 

（填2個裝置代號）之間增加了一個如圖所示的D裝置，再次實驗后，用得到的兩組數(shù)據(jù)求出的樣品中氧化鐵的質量分數(shù)基本相同．圖D裝置里的液體是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,氫氣的制取和檢驗,根據(jù)化學反應方程式的計算,氫氣的化學性質與燃燒實驗

專題：科學探究

分析：（1）根據(jù)實驗后的結論來判斷實驗目的；
（2）氫氣易燃易爆，實驗開始先通氫氣；實驗結束后，為防止鐵被氧化，停止加熱后還要通入氫氣．
（3）由圖可知，氫氣與氧化鐵反應推斷現(xiàn)象，則根據(jù)反應原理寫出化學方程式；
（4）根據(jù)反應可知：氧化銅被氫氣還原生成銅和水，故質量應該減少，可以據(jù)此作答；
（5）根據(jù)分析第二組實驗結果大于氧化銅的原因可能是反應帶出了部分水，使質量增加，故只要加入一個干燥裝置即可．

解答：解：（1）根據(jù)實驗最后計算的結果及實驗過程可以判斷該實驗是：測定氧化鐵粉末中氧化鐵質量分數(shù)的；
（2）實驗開始時，先通入氫氣，待試管中的空氣被排凈后，再給氧化鐵加熱，以防試管內的混合氣體受熱發(fā)生爆炸；實驗結束時，先熄滅酒精燈，待試管冷卻后，再停止通氫氣，目的是使還原出來的鐵在氫氣環(huán)境下冷卻，防止空氣進入試管中致使灼熱的鐵被再度氧化，導致實驗失�。�
（3）氫氣與氧化鐵反應生成鐵粉，B中紅色粉末逐漸變黑色；方程式為：Fe₂O₃+3H₂

△   .

2Fe+3H₂0．
（4）第二組實驗結果大于氧化銅的原因可能是反應帶出了部分水，使質量增加，使得計算結果不準確；所以選①組
根據(jù)氧化銅和氫氣的反應可以知道：氧化鐵中的氧元素和氫氣中氫元素結合生成了水，所以固體的質量應該減少；
設：樣品中氧化鐵的質量為x．
Fe₂O₃+3H₂

△   .

2Fe+3H₂0  固體減少
160          112       160-112=48
x                      32.4g+10g-40g=2.4g
則

160

x

=

48

2.4g

，解得x=8.0g
樣品中氧化鐵的質量分數(shù)為：

8.0g

10.0g

×100%=80%；
（5）根據(jù)分析第二組實驗結果大于氧化銅的原因可能是反應帶出了部分水，使質量增加，所以應該在A和B之間加一個干燥裝置；裝置中加入濃硫酸．
故答案為：（1）測定氧化銅粉末中氧化銅質量分數(shù)的；
（2）防止爆炸；防止空氣進入試管中致使灼熱的銅被再度氧化，導致實驗失敗；
（3）紅色；Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
（4）①；80%
（5）AB；濃硫酸

點評：此題是一道綜合題，解題的重點質量守恒定律等知識進行的計算，是一道能訓練學生思維的綜合題．