Question

6．某校化學(xué)課外興趣小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)課上展示了一套如圖所示的實驗裝置（假設(shè)每步化學(xué)反應(yīng)都完全，氧化鐵樣品中的雜質(zhì)不參加反應(yīng)）．
查閱資料：草酸在濃硫酸存在時加熱發(fā)
生如下反應(yīng)：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CO↑+CO₂+H₂O

通過討論，同學(xué)們對這套裝置有了多種認(rèn)識．
（1）第一小組同學(xué)說：從實驗安全和實驗操作程序看，首先要檢查裝置的氣密性，實驗開始先加熱A（填A(yù)或D）處；從環(huán)保的角度講，在E裝置后還應(yīng)對尾氣進(jìn)行處理，其方法是：用氣球收集或點燃．
（2）第二小組的同學(xué)說：用該實驗裝置可以檢驗一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的產(chǎn)物，其現(xiàn)象是：
E中澄清石灰水變渾濁其中B裝置的作用吸收產(chǎn)生的二氧化碳．
（3）第三小組的同學(xué)說：利用這套裝置還可以測定氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．他們的測定方法是：稱量氧化鐵樣品的質(zhì)量10.0g，樣品與玻璃管的總質(zhì)量為60.0g，完全反應(yīng)并冷卻后再稱量玻璃管與剩余固體的總質(zhì)量為58.2g．計算實驗測得氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%．
（4）第四小組同學(xué)說：利用這套裝置還有另外測定樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法：先稱量氧化鐵樣品的質(zhì)量，再分別稱量E裝置在反應(yīng)前后的總質(zhì)量，即可計算求得樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．但按此方法實際實驗測定結(jié)果卻偏小，分析造成偏小的原因可能是澄清石灰水不能完全吸收反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳．

Answer 1

分析 本題是在原有一氧化碳還原氧化鐵的實驗基礎(chǔ)上增加了制取純凈的一氧化碳的實驗，由題中信息，草酸分解后得到的一氧化碳中混有二氧化碳和水蒸氣，因此要預(yù)先除掉二氧化碳．氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)消耗二氧化碳，濃硫酸具有吸水性除去水分．產(chǎn)生的二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，過程中可能一氧化碳過多，必須對尾氣進(jìn)行處理．（3）中氧化鐵還原為鐵，質(zhì)量減輕，運用差量法可求出氧化鐵的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式求算．

解答 解：（1）從實驗安全和實驗操作程序看，實驗開始先加熱A處，防止發(fā)生爆炸，實驗結(jié)束時，應(yīng)先停止加熱氧化鐵；一氧化碳有毒，過程中可能一氧化碳過多，必須對尾氣進(jìn)行處理，可采取用氣球收集或點燃的方法．
（2）B裝置內(nèi)是氫氧化鈉能吸收產(chǎn)生的二氧化碳，E裝置則是吸收并檢驗二氧化碳的存在；
（3）原有樣品為氧化鐵（10g），玻璃管的質(zhì)量為50g，故反應(yīng)后為剩余固體為（8.2g），減少的質(zhì)量為1.8g，實質(zhì)就是氧元素的質(zhì)量，運用差量法解題
設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為X
  3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe△m
      160             112      48
       X                   （10-8.2）g=1.8g
 $\frac{160}{X}$=$\frac{48}{1.8g}$
X=6g
氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{6g}{10g}$×100%=60%
（4）E裝置在反應(yīng)后增加的質(zhì)量是反應(yīng)中生成的二氧化碳的質(zhì)量，如果澄清石灰水不能完全吸收反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳，就會使測定的二氧化碳的質(zhì)量減小，實際測定結(jié)果就會偏小：
故答案為：（1）A；用氣球收集或點燃；
（2）E中澄清石灰水變渾濁；吸收產(chǎn)生的二氧化碳；
（3）60%；
（4）澄清石灰水不能完全吸收反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳（合理均可）．

點評 本題考查了一氧化碳還原氧化鐵的反應(yīng)原理、步驟、實驗現(xiàn)象、尾氣處理以及應(yīng)用．要注意有毒氣體不能隨意排放，必須經(jīng)過處理后變成無害物質(zhì)再排放．