Question

（2012?醴陵市模擬）實(shí)驗(yàn)室有一包暗紅色粉末樣品可能是CaCO₃、Fe₂O₃或FeO的混合物．后經(jīng)測(cè)定已確定不存在FeO．
I．某學(xué)生想自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以證明樣品中確實(shí)沒(méi)有FeO．除樣品外，實(shí)驗(yàn)室只提供以下試劑：KMnO₄溶液、稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、NaOH溶液和雙氧水．你認(rèn)為要完成該實(shí)驗(yàn)所選擇的試劑是

KMnO₄溶液、稀硫酸

，請(qǐng)你描述實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論：

取少量樣品溶于試管中，配成溶液后，再滴入幾滴稀硫酸和幾滴KMnO₄溶液，只要溶液不褪色或不變淺，即說(shuō)明樣品中無(wú)FeO

．
Ⅱ．測(cè)定混合物中Fe₂O₃的含量
實(shí)驗(yàn)室可用多種方法測(cè)出上述樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．現(xiàn)有學(xué)生準(zhǔn)備用如圖各裝置按一定順序連接成一套完整的組合裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以測(cè)定Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

請(qǐng)根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：
（1）裝置的連接順序是

BDAC

（填字母，每個(gè)裝置只能用一次）
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要持續(xù)通入空氣，其作用除可以起到“攪拌”A、D中反應(yīng)物達(dá)到充分反應(yīng)外，還有一個(gè)重要作用是

將反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體盡可能徹底的趕入裝置A中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收

（3）下列各項(xiàng)措施中，能提高測(cè)定準(zhǔn)確度的是

ad

 （填標(biāo)號(hào)）
a．在加入鹽酸之前，應(yīng)該排盡裝置內(nèi)的CO₂氣體
b．快速加入鹽酸
c．在B中裝入濃硫酸
d．在B中裝入NaOH溶液
e．D之后增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置
（4）實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)確稱取26.0g固體樣品裝入D中，充分反應(yīng)后，測(cè)得A中沉淀質(zhì)量為19.7g，則樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

61.5%

．
（5）在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)時(shí)，有學(xué)生認(rèn)為不必測(cè)定A中的沉淀質(zhì)量，而只要測(cè)出裝置A在吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氣體前后的質(zhì)量差，就能完成實(shí)驗(yàn)要求．實(shí)驗(yàn)證明，若用此法測(cè)得Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

偏低

（填“偏高”、“偏低”、“不變”）

Answer 1

分析：Ⅰ．若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亞鐵離子，則具有還原性，而給出的試劑中KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，可利用KMnO₄溶液褪色來(lái)證明；根據(jù)檢驗(yàn)方法寫出實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論；
Ⅱ．（1）先分析實(shí)驗(yàn)方案，利用裝置B除去空氣中的二氧化碳，然后用空氣將裝置D產(chǎn)生的二氧化碳完全趕到裝置A中，為了避免空氣中水和二氧化碳干擾，裝置A需要連接吸收二氧化碳和水的裝置，據(jù)此對(duì)裝置進(jìn)行排序；
（2）根據(jù)通入空氣還可以將碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳驅(qū)趕到裝置B中分析；
（3）a、根據(jù)該實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分析；
b、加入的鹽酸速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致二氧化碳與氫氧化鋇溶液反應(yīng)不完全；
c、裝置B中裝入濃硫酸，濃硫酸不能夠吸收空氣中的二氧化碳，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏大；
d、B中使用氫氧化鈉溶液，目的是吸收空氣中的二氧化碳；
e、由于是通過(guò)測(cè)定碳酸鋇質(zhì)量來(lái)計(jì)算生成二氧化碳的質(zhì)量的，二氧化碳中的氯化氫不影響測(cè)定結(jié)果；
（4）裝置A中的沉淀為碳酸鋇，根據(jù)關(guān)系式和碳酸鋇的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鈣的質(zhì)量，再計(jì)算出樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）由于反應(yīng)生成的二氧化碳中含有雜質(zhì)氯化氫和水，導(dǎo)致測(cè)定的裝置A的質(zhì)量差增大，測(cè)定碳酸鈣質(zhì)量偏大，氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低．

解答：解：Ⅰ．若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亞鐵離子，則具有還原性，而給出的試劑中KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，
則選擇試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液；實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論為：取少量樣品溶于試管中，配成溶液后，再滴入幾滴稀硫酸和幾滴KMnO₄溶液，只要溶液不褪色或不變淺，即說(shuō)明樣品中無(wú)FeO，
故答案為：KMnO₄溶液、稀硫酸；取少量樣品溶于試管中，配成溶液后，再滴入幾滴稀硫酸和幾滴KMnO₄溶液，只要溶液不褪色或不變淺，即說(shuō)明樣品中無(wú)FeO；
Ⅱ．（1）測(cè)定樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，先根據(jù)碳酸鈣產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鈣的質(zhì)量，再根據(jù)樣品質(zhì)量計(jì)算出氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，儀器連接順序?yàn)椋合葘⒖諝馔ㄈ胧⒂袣溲趸�鈉溶液的裝置B，以便除去空氣中的二氧化碳，然后利用空氣將裝置D中產(chǎn)生的二氧化碳驅(qū)趕到裝置A，利用二氧化碳與氫氧化鋇生成的碳酸鋇沉淀的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鈣的質(zhì)量，由于空氣中的二氧化碳、水蒸氣影響測(cè)定結(jié)果，需要在裝置A后連接一個(gè)吸收二氧化碳、水蒸氣的裝置C，所以裝置連接順序?yàn)椋築DAC，
故答案為：BDAC；
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要持續(xù)通入空氣，其作用除可以起到“攪拌”A、D中反應(yīng)物達(dá)到充分反應(yīng)外，還可以使反應(yīng)生成的二氧化碳盡可能徹底的趕入裝置A中，使反應(yīng)生成的二氧化碳能夠被氫氧化鋇溶液完全吸收，
故答案為：將反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體盡可能徹底的趕入裝置A中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
（3）a、該實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量來(lái)計(jì)算樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的，在加入鹽酸之前，應(yīng)該排盡裝置內(nèi)的CO₂氣體，避免裝置中的二氧化碳影響測(cè)定結(jié)果，故a正確；
b、若加入的鹽酸速度過(guò)快，二氧化碳與氫氧化鋇溶液反應(yīng)不完全，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳的質(zhì)量偏低，樣品中碳酸鈣的質(zhì)量偏小，影響了測(cè)定結(jié)果，故b錯(cuò)誤；
c、若裝置B中裝入濃硫酸，由于濃硫酸不能夠吸收二氧化碳，導(dǎo)致空氣中的二氧化碳被氫氧化鋇溶液吸收，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏大，應(yīng)該使用氫氧化鈉溶液，故c錯(cuò)誤；
d、裝置B中盛有氫氧化鈉溶液，目的是為了吸收空氣中的二氧化碳，避免空氣中的二氧化碳影響測(cè)定結(jié)果，故d正確；
e、由于該實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定碳酸鋇質(zhì)量來(lái)計(jì)算生成二氧化碳的質(zhì)量，二氧化碳中的氯化氫不影響測(cè)定結(jié)果，沒(méi)有必要在D之后增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置，故e錯(cuò)誤；
故選ad；
（4）由CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑、CO₂+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+H₂O可知，CaCO₃～BaCO₃，
設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為x，
CaCO₃→BaCO₃，
100   197
 x    19.7g
解得：x=10g，樣品中氧化鐵的質(zhì)量為：26g-10g=16g，
樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

16g

26g

×100%=61.5%，
故答案為：61.5%；
（5）由于裝置D生成的二氧化碳中混有氯化氫和水，導(dǎo)致裝置A在吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氣體前后的質(zhì)量差偏大，測(cè)定的二氧化碳的質(zhì)量偏大，碳酸鈣的質(zhì)量會(huì)偏大，樣品中氧化鐵的質(zhì)量偏小，氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏低，
故答案為：偏低．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了測(cè)定物質(zhì)的組成，題目難度較大，涉及的內(nèi)容較多，注意明確亞鐵離子具有還原性是檢驗(yàn)氧化亞鐵存在的關(guān)鍵，注意根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論的關(guān)系來(lái)解答，本題在注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)訓(xùn)練和檢驗(yàn)的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)答題能力的培養(yǎng)和方法與技巧的指導(dǎo)和訓(xùn)練，有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和應(yīng)試能力，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)．