Question

10．工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe₂O₃，還含有少量的FeO、Fe₃O₄．為了測(cè)定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，興趣小組的同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你參與過程分析．
【資料】草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃H₂SO₄作用下受熱分解，化學(xué)方程式為：H₂C₂O₄•3H₂O$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取氣體的裝置是d（填字母編號(hào)）．

【問題討論】用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性．
（3）進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是c、a（填字母編號(hào)）．
a．濃硫酸       b．澄清的石灰水      c．氫氧化鈉溶液
（4）寫出D裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)化學(xué)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【數(shù)據(jù)分析與計(jì)算】
（5）稱取鐵紅樣品10.0g，用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
實(shí)驗(yàn)前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是76%．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
反思：本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測(cè)得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏�。ㄌ睢捌�小”、“不變”或“偏大”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)草酸分解制取氣體的反應(yīng)物是固體，催化劑是液體，反應(yīng)條件是加熱進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳?xì)怏w生成碳酸鈉和水，濃硫酸具有吸水性進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后稱得E裝置增重6.6g就是二氧化碳的質(zhì)量，依據(jù)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】根據(jù)實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置，水蒸氣會(huì)進(jìn)入E裝置，導(dǎo)致二氧化碳的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致氧元素的質(zhì)量偏大，會(huì)導(dǎo)致鐵元素的質(zhì)量偏小，從而導(dǎo)致鐵紅中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小進(jìn)行分析．

解答 解：（1）草酸分解制取氣體的反應(yīng)物是固體，催化劑是液體，反應(yīng)條件是加熱，所以選用d裝置；
（3）A在應(yīng)該放氫氧化鈉溶液，除去一氧化碳中的二氧化碳，B中的氫氧化鈣溶液用來驗(yàn)證一氧化碳中的二氧化碳是否除盡，C中應(yīng)該放濃硫酸，除去一氧化碳中的水蒸氣，故選：c、a；
（4）一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（5）E裝置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的質(zhì)量=6.6g×$\frac{32}{44}$×100%=4.8g，依據(jù)化學(xué)方程式為可知，4.8g氧元素的質(zhì)量一半來自于一氧化碳，一半來自于鐵的氧化物，那么鐵紅中氧元素的質(zhì)量是4.8g×$\frac{1}{2}$=2.4g，
則鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{10g-2.4g}{10g}$×100%=76%；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置，水蒸氣會(huì)進(jìn)入E裝置，導(dǎo)致二氧化碳的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致氧元素的質(zhì)量偏大，會(huì)導(dǎo)致鐵元素的質(zhì)量偏小，從而導(dǎo)致鐵紅中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。�
故答案為：（1）d；
（3）c、a；
（4）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（5）76%；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】偏�。�

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．