Question

20．某�；瘜W課外興趣小組的同學在研究性學習課展示了一套如圖所示的實驗裝置（假設每步化學反應都完全，氧化鐵樣品中的雜質不反應）．查閱資料：草酸在濃硫酸存在時加熱發(fā)生如下反應：

H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{加熱}$ CO↑+CO₂↑+H₂O．
通過討論，同學們對這套裝置有了多種認識．
（1）第一小組同學說：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或D）處；實驗結束時，應該先（填先或后）停止D處的加熱；從環(huán)保的角度講，此裝置還存在的問題是：沒有對反應中剩余的一氧化碳進行處理．
（2）第二小組的同學說：用該實驗裝置可以檢驗一氧化碳與氧化鐵反應的產(chǎn)物，其中B裝置的作用是吸收A中反應生成的二氧化碳；E裝置的作用是吸收D中反應生成的二氧化碳，并且收集一氧化碳；一氧化碳與氧化鐵反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（3）第三小組的同學說：利用這套裝置還可以測定氧化鐵樣品的質量分數(shù)．他們的測定方法是：稱取氧化鐵樣品質量為10.0g，完全反并冷卻后再稱量剩余固體的總質量為7.6g．計算實驗測得氧化鐵樣品中氧化鐵的質量分數(shù)為80%．
（4）第四小組同學說：利用這套裝置還有其它測定樣品中氧化鐵的質量分數(shù)的方法：先稱量氧化鐵樣品的質量，再分別稱量E裝置在反應前后的總質量，即可計算出樣品中氧化鐵的質量分數(shù)．但按此方法測定的結果卻比實際的偏大，造成這種誤差的原因可能是B裝置吸收CO₂不充分；E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進入的干擾（給出一條合理答案即可）．

Answer 1

分析 （1）CO不純，點燃可能會引起爆炸，應讓CO充滿整個裝置，所以要先讓A中反應發(fā)生，結束時為防止鐵被氧化，要繼續(xù)通一會CO，所以要先停止D加熱；從環(huán)保的角度考慮一氧化碳對空氣的污染即可．
（2）根據(jù)B裝置中氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳分析；根據(jù)反應物、反應條件、生成物寫出化學方程式；
（3）根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的化學反應式和提供的數(shù)據(jù)利用量差法進行計算即可．
（4）從裝置B吸收二氧化碳時的不充分或E可能吸收空氣中的二氧化碳等方面進行分析即可．

解答 解：（1）CO是可燃性氣體，不純點燃會發(fā)生爆炸，所以應先讓CO充滿整個裝置，故實驗開始時先加熱A處的酒精燈，使產(chǎn)生的一氧化碳排凈裝置內的空氣；實驗結束時，為防止生產(chǎn)的鐵被氧化，要繼續(xù)通一會CO直至裝置冷卻，所以要先熄滅D處酒精燈；從環(huán)保的角度考慮為防止有毒的未反應的一氧化碳通過E進入空氣應在E后對一氧化碳進行處理；
（2）B裝置中的氫氧化鈉溶液可以吸收A裝置中產(chǎn)生的二氧化碳，防止二氧化碳干擾D中的反應；E裝置中的氫氧化鈉溶液可以吸收D中生成的二氧化碳，并收集一氧化碳．一氧化碳還原氧化鐵的化學反應式是：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（3）設樣品中氧化鐵的質量為X，由提供的數(shù)據(jù)
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe      質量之差m
     160                             112        160-112=48
      X                                         10g-7.6g═2.4g
$\frac{160}{X}=\frac{48}{2.4g}$
解得：X=8g
化鐵樣品中氧化鐵的質量分數(shù)為：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%
（4）E裝置在反應后增加的質量是反應中生成的二氧化碳的質量，如果B裝置吸收CO₂不充分或E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進入的干擾，就會使二氧化碳的質量增大，實際測定結果就會偏大：
故答案為：（1）A；先；沒有對反應中剩余的一氧化碳進行處理；
（2）吸收A中反應生成的二氧化碳；吸收D中反應生成的二氧化碳，并且收集一氧化碳；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（3）80%；（4））B裝置吸收CO₂不充分；E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進入的干擾（給出一條合理答案即可）．

點評 本題考查了一氧化碳還原氧化鐵的反應原理、步驟、實驗現(xiàn)象、尾氣處理以及應用．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再排放．