Question

18．為了測定某樣品中氧化鐵（Fe₂O₃）的質量分數（雜質不含鐵元素，且不溶于水和酸），化學興趣小組的同學進行了如下的實驗．
【查閱資料】
①草酸（H₂C₂O₄）在濃硫酸作用下受熱分解，化學方程式為：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O
②堿石灰能吸收二氧化碳和水蒸氣
【實驗設計及操作】用下圖所示裝置進行實驗：
 
【問題討論】
（1）進入E中的氣體是純凈、干燥的CO，則B、C、D中依次是③（填序號）．
①濃硫酸、石灰水、氫氧化鈉溶液 ②石灰水、氫氧化鈉溶液、濃硫酸
③氫氧化鈉溶液、石灰水、濃硫酸
（2）G的作用是防止空氣（中CO₂和水蒸氣）進入F；
（3）E中反應的化學方程式是3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）上述實驗裝置的一處明顯缺陷是：沒有處理尾氣裝置．
【數據處理】
稱取樣品mg，用上述裝置進行實驗，充分反應后稱量F裝置增重ng．則樣品中氧化鐵質量分數為$\frac{160n}{132m}×100%$．
【實驗反思】
當觀察到E中固體全部變黑后，若立即停止通CO，則測得的樣品中氧化鐵的質量分數偏小（填“偏大”，“偏小”，“無影響”）．

Answer 1

分析 【問題討論】
從進入E中的氣體是純凈、干燥的CO，就要除去混合氣體中的二氧化碳和水分；先用裝置中氫氧化鈉溶液除去混合氣體中的二氧化碳、再用石灰水檢驗混合氣體中的二氧化碳是否除干凈、最后用濃硫酸是除去水分去分析解答；
從還要繼續通往CO，以便讓裝置E中的產生二氧化碳全部進入F裝置去分析解答；一氧化碳在高溫的條件下將氧化鐵還原為鐵，同時生成二氧化碳；
從由于利用稱量F裝置增加重量（二氧化碳）去計算參加反應的氧化鐵的質量，故要外界防止外界空氣（中CO₂和水蒸氣）進入F去分析解答；
從反應物CO是空氣污染物，在實驗時要把剩余的CO除去去分析解答；
【數據處理】根據二氧化碳的質量求出氧化鐵的質量分數．
【實驗反思】從裝置E中的產生二氧化碳沒有進入F裝置，會導致F增加質量減小，使二氧化碳質量偏小，導致計算得出氧化鐵的質量分數減小去分析解答．

解答 解：【問題討論】（1）由草酸（H₂C₂O₄）在濃硫酸作用下受熱分解，化學方程式為H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+H₂O可知，由于進入E中的氣體是純凈、干燥的CO，就要除去混合氣體中的二氧化碳和水分；先用裝置中氫氧化鈉溶液除去混合氣體中的二氧化碳、再用石灰水檢驗混合氣體中的二氧化碳是否除干凈、最后用濃硫酸是除去水分；故答案為：③；
（2）由于利用稱量F裝置增加重量（二氧化碳）去計算參加反應的氧化鐵的質量，故要外界防止外界空氣（中CO₂和水蒸氣）進入F；故答案為：防止空氣（中CO₂和水蒸氣）進入F；
（3）在高溫加熱的條件下氧化鐵與一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）由于反應物CO是空氣污染物，在實驗時要把剩余的CO除去；故答案為：沒有處理尾氣裝置；
【數據處理】解：設樣品中氧化鐵的質量分為X
               Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
               160                132         
             mg×x                 ng                              
$\frac{160}{132}=\frac{mgx}{ng}$
x=$\frac{160n}{132m}×100%$
故答案為：$\frac{160n}{132m}×100%$；
【實驗反思】當觀察到E中固體全部變黑后，若立即停止通CO，裝置E中的產生二氧化碳沒有進入F裝置，會導致F增加質量減小，使二氧化碳質量偏小，導致計算得出氧化鐵的質量分數減小；故答案為：偏小．

點評 本題主要考查一氧化碳與氧化鐵反應實驗裝置、實驗現象、一氧化碳的化學性質和反應原理以及環保的問題，化學方程式的計算，細心分析即可．