Question

【題目】工業鐵紅主要成分是Fe2O3，還含有少量的FeO、Fe3O4。

（查閱資料）草酸晶體(H2C2O43H2O)在濃硫酸作用下受熱分解，化學方程式為：H2C2O43H2OCO2↑+CO↑+3H2O，堿石灰是固體NaOH和CaO的混合物，能吸收水蒸氣和二氧化碳。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%

（問題討論）為了測定鐵紅中鐵元素的質量分數，小組間學進行如下實驗。（裝置氣密性良好）

（1）該實驗為了保證進入E中的氣體是純凈、干燥的CO，則B、C、D中的試劑依次是_____（填字母序號）

a.濃硫酸 b.澄清的石灰水 c氫氧化鈉溶液

（2）寫出E裝置中所發生反應的一個化學方程式：_____。

（3）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。

①若E中充分反應后得到鐵粉的質量為mg，則_____<m<_____。

②若實驗前后稱得F裝置増重7.7g，則此鐵紅中鐵的質量分數是_____。

（實驗反思）

（4）如果缺少G裝置(不考慮其他因素)，則測得樣品中鐵的質量分數會_____(選填“偏小”“不變”“偏大”)。

（5）該實驗裝置的一個明顯缺陷是_____。

Answer 1

【答案】cba 3CO+Fe2O32Fe+3CO2（或4CO+Fe3O43Fe+4CO2或CO+FeOFe+CO2） 7.0 7.78 72% 偏小 缺少尾氣處理裝置

【解析】

解：[問題討論]（1）制取的氣體中含有一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣，要得到純凈、干燥的CO，就需要先用氫氧化鈉溶液除去其中的二氧化碳，然后用澄清的石灰水來檢驗二氧化碳是否完全除去，最后用濃硫酸進行干燥；

（2）在高溫的條件下，一氧化碳能將鐵的氧化物還原為鐵，同時生成二氧化碳，化學方程式為：3CO+Fe2O32Fe+3CO2（或4CO+Fe3O43Fe+4CO2或CO+FeOFe+CO2）；

（3）①根據鐵紅中三種鐵的氧化物的含鐵量可知，氧化鐵中鐵元素的質量分數最小，氧化亞鐵中鐵元素的質量分數最大。則假設鐵紅中完全為氧化鐵，則E中充分反應后得到鐵粉的質量為10g×70%=7.0g；假設鐵紅中完全為氧化亞鐵，則E中充分反應后得到鐵粉的質量為10g×77.8%=7.78g，而；故填：工業鐵紅主要成分是Fe2O3，還含有少量的FeO、Fe3O4，則E中充分反應后得到鐵粉的質量介于7.0g～7.78g之間；

②裝置F增重的質量即為一氧化碳還原鐵的氧化物后生成的二氧化碳的質量，由化學方程式以及質量守恒定律可知，二氧化碳中的氧元素有一半來自于鐵的氧化物，質量為：7.7g× ×100%×=2.8g，則此鐵紅中鐵的質量分數是×100%=72%；

[實驗反思]（4）若沒有裝置G，則F會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳而質量偏大，則計算出的氧元素質量偏大，導致測得樣品中鐵的質量分數偏小；

（5）一氧化碳有毒，排放到空氣中會污染大氣，所以實驗裝置的一個明顯缺陷：缺少尾氣處理裝置。