Question

1．鐵銹組分較復雜，某興趣小組展開了對鐵銹成分的研究，某鐵銹成分為Fe₂O₃•xH₂O和FeCO₃．為確定其組成，興趣小組稱取此鐵銹樣品25.4g，在科研人員的指導下用圖1裝置進行實驗．
【查閱資料】①Fe₂O₃•xH₂O失去結晶水溫度為110℃，FeCO₃在282℃分解為FeO和CO₂．
②溫度高于500℃時鐵的氧化物才能被CO還原．
?用CO還原Fe₂O₃煉鐵的過程大致分為三個階段：
階段1：3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;500～600℃\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂
階段2：Fe₃O₄+CO$\frac{\underline{\;600～700℃\;}}{\;}$   3FeO+CO₂
階段3：FeO+CO $\frac{\underline{\;＞700℃\;}}{\;}$  Fe+CO₂
（1）裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性．
（2）裝置A中的反應為：H₂C₂O₄（草酸）$→_{△}^{濃硫酸}$CO↑+CO₂↑+H₂O．通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應盛放c（選填序號）．
a．濃硫酸b．澄清的石灰水c．氫氧化鈉溶液
（3）現控制D裝置中的溫度為300℃對鐵銹進行熱分解，直至D裝置中剩余固體質量不再變化為止，冷卻后裝置E增重3.6g，裝置F增重2.2g．則樣品中FeCO₃的質量m（FeCO₃）=5.8g，x=2．
（4）若缺少G裝置，測得的m（FeCO₃）偏大（選填“偏大”、“偏小”、“不變”，下同），x的值會不變．
（5）將上述300℃熱分解后的D裝置中剩余固體繼續分階段升溫，進行CO還原鐵的氧化物煉鐵過程的探究．加熱時測定D中剩余固體質量隨溫度變化的曲線如圖2所示．圖中M點對應的a=18.0．

Answer 1

分析 （1）裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性；
（2）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳氣體；
（3）控制D裝置中的溫度為300℃對鐵銹進行熱分解，D裝置中，Fe₂O₃•xH₂O失去結晶水，FeCO₃分解為FeO和CO₂，冷卻后裝置E增重3.6g，說明結晶水的質量是3.6g，裝置F增重2.2g，說明碳酸亞鐵分解生成了2.2g二氧化碳；
（4）G裝置能夠防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入F裝置中；
（5）圖中M點對應的是氧化亞鐵的質量，G點對應的是鐵的質量．

解答 解：（1）裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性．
故填：檢查裝置氣密性．
（2）通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應盛放氫氧化鈉溶液，用來吸收反應生成的二氧化碳氣體．
故填：c．
（3）冷卻后裝置E增重3.6g，說明反應生成了3.6g水，裝置F增重2.2g，說明反應生成了2.2g二氧化碳，
設碳酸亞鐵的質量為m，
FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，
116                    44
m                       2.2g
$\frac{116}{m}$=$\frac{44}{2.2g}$，
m=5.8g，
則樣品中氧化鐵質量為：25.4g-3.6g-5.8g=16g，
根據題意有：$\frac{160}{16g}$=$\frac{18x}{3.6g}$，
x=2，
故填：5.8；2．
（4）若缺少G裝置，空氣中的水蒸氣和二氧化碳會進入F裝置，導致二氧化碳質量偏大，從而導致測得的m（FeCO₃）偏大，空氣中的水蒸氣不能進入E裝置中，因此x的值不變．
故填：偏大；不變．
（5）設氧化亞鐵質量為y，
圖中M點對應的a是氧化亞鐵的質量，G點對應的是鐵的質量，鐵的質量是14.0g，
根據題意有：y×$\frac{56}{72}$×100%=14.0g，
y=18.0g，
故填：18.0．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．