工业铁红的主要成分是Fe2O3,还含有少量的FeO、Fe3O4,为了测定铁红中铁的质量分数,兴趣小组的同学进行...
问题详情:
工业铁红的主要成分是Fe2O3,还含有少量的FeO、Fe3O4,为了测定铁红中铁的质量分数,兴趣小组的同学进行了如下实验,请你参与过程分析。
(资料1)草*晶体(H2C2O4•3H2O)在浓H2SO4作用下受热分解,化学方程式为:
H2C2O4•3H2OCO2↑+CO↑+4H2O
(问题讨论)用如图所示装置进行实验:
(1)实验前应先检查装置的气密*。
(2)进入D中的气体是纯净、干燥的CO,则A、C中的试剂依次是_____(填字母编号)
a.浓硫* b.澄清的石灰水 c.*氧化*溶液
(3)B装置的作用是_____。
(4)对D装置加热前和停止加热后,都要通入过量的CO,其作用分别是:
①加热前将装置中的空气排出,防止发生*
②停止加热后_____。
(数据分析与计算)
(资料2)铁的常见氧化物中铁的质量分数
铁的氧化物 | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 |
铁的质量分数 | 77.8% | 70.0% | 72.4% |
(5)称取铁红样品10.0g用上述装置进行实验,测定铁红中铁的质量分数。
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为mg,则m的取值范围是_____。
②实验前后称得E装置增重6.6g,则此铁红中铁的质量分数是_____。(计算结果精确到0.1%)
(实验评价)
(6)本实验中如果缺少C装置(不考虑其它因素),则测得样品中铁的质量分数会_____(填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
【回答】
c、a 检验二氧化碳是否被A装置完全吸收 把反应生成的二氧化碳全部排入E装置中 7.0<m<7.78 76.0% 偏小
【解析】
(2)进入D中的气体是纯净、干燥的CO,则需要除去二氧化碳气体和水蒸气,*氧化*溶液能和二氧化碳反应生成碳**和水,除去二氧化碳,浓硫*能够吸收水蒸气;因此装置A中的试剂为*氧化*溶液,装置C中的试剂为浓硫*;故填字母编号为c、a;
(3)二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,用B装置检验二氧化碳是否被A装置完全吸收;
(4)该实验的目的是为了测定铁红中铁的质量分数,结合相关装置、实验流程及反应原理可知,利用一氧化碳还原铁的氧化物,生成二氧化碳,通过碱石灰吸收产生的二氧化碳,根据二氧化碳的质量,可以计算铁红中氧元素的质量分数,从而计算出铁元素的质量分数,因此对D装置加热前和停止加热后,都要通入过量的CO,其作用分别是:加热前将装置中的空气排出,防止发生*,停止加热后把反应生成的二氧化碳全部排入E装置中;
(5)根据表格中提供的数据可以进行计算:
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为mg,铁存在与三种氧化物中,最大值按FeO中铁元素的质量分数计算,最小值按Fe2O3中铁元素质量分数计算,m的取值范围是:10.0g×70.0%<mg<10.0g×77.8%,即7.0<m<7.78;故填7.0<m<7.78;
②实验前后称得E装置增重6.6g,说明反应生成了6.6g二氧化碳,6.6g二氧化碳中氧元素质量为:6.6g××100%=4.8g,二氧化碳中的氧元素一半来自于铁的氧化物,因此铁红中氧元素质量为:4.8g÷2=2.4g,则此铁红中铁的质量分数是:×100%=76.0%,注意计算结果精确到0.1%;故填:76.0%;
(6)本实验中如果缺少C装置,有水分进入E装置中,会导致测定的二氧化碳质量偏大,计算时氧元素质量偏大,从而导致测得样品中铁的质量分数会偏小;故填偏小。
【点睛】
本题考查实验探究与分析,合理设计实验,科学地实施实验、分析实验,是得出正确实验结论的前提,因此要学会设计实验、进行实验、分析实验,做此类题的关键是要分析清楚实验原理,再按照题目中的实验步骤进行综合分析,涉及到计算问题,要分析透彻计算数据的来龙去脉,同时注意答题的要求。
知识点:利用化学方程式的简单计算
题型:科学探究题
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