Question

19．某同學(xué)為測(cè)定10g某赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，利用稀硫酸和鋅粒制取氫氣，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究（提示：氫氣也有一氧化碳相似的化學(xué)性質(zhì)3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3H₂O；雜質(zhì)不參加反應(yīng)，假定每步均完全反應(yīng)或吸收）．請(qǐng)回答有關(guān)問題：得到數(shù)據(jù)如表：

裝置	B	C
反應(yīng)前質(zhì)量	84.3g	294.1g
反應(yīng)后質(zhì)量	81.9g	296.8g

（1）實(shí)驗(yàn)前先通一會(huì)氫氣原因排出裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)產(chǎn)生爆炸；試驗(yàn)中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為紅色粉末變黑；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)先停止加熱后停止通入氫氣，原因防止生成的鐵被氧化．
（2）請(qǐng)計(jì)算該赤鐵礦石樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．80%
（3）該實(shí)驗(yàn)還可測(cè)定組成水中各元素之間的質(zhì)量關(guān)系，請(qǐng)用表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列式表示出水中氫、氧元素的質(zhì)量比為[（296.8g-294.1g）-（84.3g-81.9g）]：（84.3g-81.9g）（只列式，不計(jì)算）；若玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應(yīng)，則求得水中氫、氧元素的質(zhì)量比會(huì)不變（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氫氣還原氧化鐵的現(xiàn)象以及注意事項(xiàng)進(jìn)行分析解答；
（2）根據(jù)反應(yīng)生成水的質(zhì)量，可以計(jì)算氧化鐵的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計(jì)算該赤鐵礦石樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）反應(yīng)生成水的質(zhì)量和氧化鐵中氧元素的質(zhì)量差即為水中氫元素的質(zhì)量．

解答 解：（1）氫氣具有可燃性，不純時(shí)點(diǎn)燃或是加熱可能會(huì)產(chǎn)生爆炸，故實(shí)驗(yàn)前需要通入一會(huì)氫氣，以排出裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)產(chǎn)生爆炸；氫氣還原氧化鐵會(huì)生成鐵和水，故會(huì)觀察到玻璃管內(nèi)紅色粉末變?yōu)楹谏�；�?shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要繼續(xù)通入氫氣直到玻璃管冷卻，以防止生成的鐵被氧化，故填：排出裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)產(chǎn)生爆炸；紅色粉末變黑；停止加熱；停止通入氫氣；防止生成的鐵被氧化；
（2）設(shè)樣品中氧化鐵的質(zhì)量為x，
生成水的質(zhì)量為296.8g-294.1g=2.7g，
3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3H₂O，
         160                      54
            x                    2.7g
$\frac{160}{54}=\frac{x}{2.7g}$，
x=8g，
赤鐵礦石樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%，
故填：80%；
（2）水中氫、氧元素的質(zhì)量比為：[（296.8g-294.1g）-（84.3g-81.9g）]：（84.3g-81.9g）；
無論玻璃管中的氧化鐵是否完全反應(yīng)，都不影響水中氫元素和氧元素的質(zhì)量比，因此若玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應(yīng)，則求得水中氫、氧元素的質(zhì)量比不變．
故填：[（296.8g-294.1g）-（84.3g-81.9g）]：（84.3g-81.9g）；不變．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查學(xué)生運(yùn)用假設(shè)法和化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算和推斷的能力，計(jì)算時(shí)要注意規(guī)范性和準(zhǔn)確性．