Question

14．某校化學課外興趣小組的同學在研究性學習課上展示了一套如右圖所示的實驗裝置（假設每步化學反應都完全，氧化鐵樣品中的雜質(zhì)不參加反應）．

查閱資料：草酸在濃硫酸存在時加熱發(fā)生如下反應：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CO↑+CO₂+H₂O
通過討論，同學們對這套裝置有了多種認識．
（1）第一小組同學說：從實驗安全和實驗操作程序看，首先要檢查裝置的氣密性，實驗開始先加熱A（填A或D）處，實驗結(jié)束時，應先 （填先或后）停止D處的加熱；從環(huán)保的角度講，在E裝置后還應對尾氣進行處理，其方法是：點燃或用氣球收集．
（2）第二小組的同學說：用該實驗裝置可以檢驗一氧化碳與氧化鐵反應的產(chǎn)物，其中B裝置的作用除去CO₂；E裝置的作用檢驗CO與Fe₂O₃反應生成的二氧化碳；一氧化碳與氧化鐵反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）第三小組的同學說：利用這套裝置還可以測定氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．他們的測定方法是：稱量氧化鐵樣品的質(zhì)量10.0g，樣品與玻璃管的總質(zhì)量為60.0g，完全反應并冷卻后再稱量玻璃管與剩余固體的總質(zhì)量為57.6g．計算實驗測得氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為80%．
（4）第四小組同學說：利用這套裝置還有另外測定樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)的方法：先稱量氧化鐵樣品的質(zhì)量，再分別稱量E裝置在反應前后的總質(zhì)量，即可計算求得樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．但按此方法實際實驗測定結(jié)果卻偏大，分析造成偏大的原因可能是原裝置中空氣含有的二氧化碳被E裝置吸收．

Answer 1

分析 本題是在原有一氧化碳還原氧化鐵的實驗基礎上增加了制取純凈的一氧化碳的實驗，由題中信息，草酸分解后得到的一氧化碳中混有二氧化碳和水蒸氣，因此要預先除掉二氧化碳．氫氧化鈉與二氧化碳反應消耗二氧化碳，濃硫酸具有吸水性除去水分．產(chǎn)生的二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，過程中可能一氧化碳過多，必須對尾氣進行處理．（3）中氧化鐵還原為鐵，質(zhì)量減輕，運用差量法可求出氧化鐵的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分數(shù)公式求算．

解答 解：（1）從實驗安全和實驗操作程序看，實驗開始先加熱 A處，防止發(fā)生爆炸，實驗結(jié)束時，應后停止加熱A處；一氧化碳有毒，過程中可能一氧化碳過多，必須對尾氣進行處理，可采取點燃或用氣球收集的方法．
（2）B裝置內(nèi)是氫氧化鈉能吸收產(chǎn)生的二氧化碳，E裝置則是吸收并檢驗二氧化碳的存在，D裝置中反應的化學方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
（3）原有樣品為氧化鐵（10g），反應后為剩余固體為（7.6g），減少的質(zhì)量為2.4g，實質(zhì)就是氧元素的質(zhì)量，運用差量法解題
設氧化鐵的質(zhì)量為X
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe△m
     160           112      48
      X                 （10-7.6）g
則 $\frac{160}{48}$=$\frac{x}{2.4g}$，
解得X=8g
故氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%
（4）E裝置在反應后增加的質(zhì)量是反應中生成的二氧化碳的質(zhì)量，如果B裝置吸收CO₂不充分或E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進入的干擾，就會使二氧化碳的質(zhì)量增大，實際測定結(jié)果就會偏大：
故答案為：
（1）A；先；點燃或用氣球收集；
（2）除去CO₂；檢驗CO與Fe₂O₃反應生成的二氧化碳；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；     
（3）80%；        
（4）B裝置吸收CO₂不充分；E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進入的干擾（給出一條合理答案即可）．

點評 本題考查了一氧化碳還原氧化鐵的反應原理、步驟、實驗現(xiàn)象、尾氣處理以及應用．要注意有毒氣體不能隨意排放，必須經(jīng)過處理后變成無害物質(zhì)再排放．