問題詳情:
工業鐵紅的主要成分是Fe2O3,還含有少量的FeO、Fe3O4,為了測定鐵紅中鐵的質量分數,興趣小組的同學進行了如下實驗,請你參與過程分析。
(資料1)草*晶體(H2C2O4•3H2O)在濃H2SO4作用下受熱分解,化學方程式為:
H2C2O4•3H2OCO2↑+CO↑+4H2O
(問題討論)用如圖所示裝置進行實驗:
(1)實驗前應先檢查裝置的氣密*。
(2)進入D中的氣體是純淨、乾燥的CO,則A、C中的試劑依次是_____(填字母編號)
a.濃硫* b.澄清的石灰水 c.*氧化*溶液
(3)B裝置的作用是_____。
(4)對D裝置加熱前和停止加熱後,都要通入過量的CO,其作用分別是:
①加熱前將裝置中的空氣排出,防止發生*
②停止加熱後_____。
(數據分析與計算)
(資料2)鐵的常見氧化物中鐵的質量分數
鐵的氧化物 | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 |
鐵的質量分數 | 77.8% | 70.0% | 72.4% |
(5)稱取鐵紅樣品10.0g用上述裝置進行實驗,測定鐵紅中鐵的質量分數。
①D中充分反應後得到Fe粉的質量為mg,則m的取值範圍是_____。
②實驗前後稱得E裝置增重6.6g,則此鐵紅中鐵的質量分數是_____。(計算結果精確到0.1%)
(實驗評價)
(6)本實驗中如果缺少C裝置(不考慮其它因素),則測得樣品中鐵的質量分數會_____(填“偏小”、“不變”或“偏大”)。
【回答】
c、a 檢驗二氧化碳是否被A裝置完全吸收 把反應生成的二氧化碳全部排入E裝置中 7.0<m<7.78 76.0% 偏小
【解析】
(2)進入D中的氣體是純淨、乾燥的CO,則需要除去二氧化碳氣體和水蒸氣,*氧化*溶液能和二氧化碳反應生成碳**和水,除去二氧化碳,濃硫*能夠吸收水蒸氣;因此裝置A中的試劑為*氧化*溶液,裝置C中的試劑為濃硫*;故填字母編號為c、a;
(3)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁,用B裝置檢驗二氧化碳是否被A裝置完全吸收;
(4)該實驗的目的是為了測定鐵紅中鐵的質量分數,結合相關裝置、實驗流程及反應原理可知,利用一氧化碳還原鐵的氧化物,生成二氧化碳,通過鹼石灰吸收產生的二氧化碳,根據二氧化碳的質量,可以計算鐵紅中氧元素的質量分數,從而計算出鐵元素的質量分數,因此對D裝置加熱前和停止加熱後,都要通入過量的CO,其作用分別是:加熱前將裝置中的空氣排出,防止發生*,停止加熱後把反應生成的二氧化碳全部排入E裝置中;
(5)根據表格中提供的數據可以進行計算:
①D中充分反應後得到Fe粉的質量為mg,鐵存在與三種氧化物中,最大值按FeO中鐵元素的質量分數計算,最小值按Fe2O3中鐵元素質量分數計算,m的取值範圍是:10.0g×70.0%<mg<10.0g×77.8%,即7.0<m<7.78;故填7.0<m<7.78;
②實驗前後稱得E裝置增重6.6g,説明反應生成了6.6g二氧化碳,6.6g二氧化碳中氧元素質量為:6.6g××100%=4.8g,二氧化碳中的氧元素一半來自於鐵的氧化物,因此鐵紅中氧元素質量為:4.8g÷2=2.4g,則此鐵紅中鐵的質量分數是:×100%=76.0%,注意計算結果精確到0.1%;故填:76.0%;
(6)本實驗中如果缺少C裝置,有水分進入E裝置中,會導致測定的二氧化碳質量偏大,計算時氧元素質量偏大,從而導致測得樣品中鐵的質量分數會偏小;故填偏小。
【點睛】
本題考查實驗探究與分析,合理設計實驗,科學地實施實驗、分析實驗,是得出正確實驗結論的前提,因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗,做此類題的關鍵是要分析清楚實驗原理,再按照題目中的實驗步驟進行綜合分析,涉及到計算問題,要分析透徹計算數據的來龍去脈,同時注意答題的要求。
知識點:利用化學方程式的簡單計算
題型:科學探究題