Question

工業生產中，多數金屬的冶煉過程都是采用熱還原法．為測定某三氧化鎢粉末中三氧化鎢的質量分數，春蕾化學課外活動小組的同學根據此原理，采用如圖所示裝置進行實驗．

已知實驗用三氧化鎢樣品的質量為13.0g．其中WO₃反應完全，化學方程式為：WO₃+3H₂

高溫  .

W+3H₂O，而樣品中的雜質不參加反應；C中吸收完全．該小組經過規范的實驗操作后得到了兩組數據，記錄如下表

	實驗前	實驗后
B裝置的總質量/g	45.5	43.1
C裝置的總質量/g	100.5	103.3

（1）中反應的化學方程式為：

 

；
（2）任選一組數據，計算樣品中 WO₃的質量分數（精確到0.1%），寫出必要的計算過程，并對結果的可靠性進行評價．若不可靠，說明原因．

Answer 1

分析：（1）根據金屬性活動順序表可知，排在氫元素前的金屬能把能氫置換出來．
（2）寫出化學方程式并計算出WO₃的質量，然后計算出WO₃的質量分數．

解答：解：（1）根據金屬性活動順序表可知，排在氫前面的金屬可以把氫置換出來，故答案為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
（2）解法一：
根據化學方程式可知，反應前后B裝置減少的質量等于樣品中所含WO₃中氧元素的質量，氧元素的質量=45.5克-43.1克=2.4克．WO₃的相對分子質量=184+16×3═232，則WO₃中氧元素的質量分數=

16×3

232

×100%=20.69%．則WO₃的質量=2.4克÷20.69%=11.6克，所以樣品中WO₃的質量分數=

11.6克

13.0克

×100%═89.2%．
解法二：反應前后C裝置增加的質量為氯化鈣吸收水的質量，則水的質量=103.3克-100.5克=2.8克，設WO₃的質量為X．
WO₃+3H₂

高溫  .

W+3H₂O
232              54
X               2.8克

232

54

═

X

2.8克

得：X=12.0克
∴樣品中氧化鎢的質量分數=

12.0克

13.0克

×100%=92.3%．
解法二的結果不可靠，裝置A內物質反應生成的氫氣未經干燥直接進入B裝置，水分最后被C裝置中的氯化鈣吸收；另外由于C直接與空氣相連，可能吸收少量空氣中的水分，這兩種情況都會導致C裝置的質量增重．
答：樣品中 WO₃的質量分數為89.2%．

點評：掌握化學方程式的計算格式和規范性，本題的難點是（2），學會分析引起誤差的原因．