Question

某鐵礦石的主要成分是Fe₂O₃，是冶煉金屬鐵的原料．某興趣小組想測定該鐵礦石中鐵的含量，利用氫氣來還原Fe₂O₃，設計了如下實驗方案（注：鐵礦石中的雜質在高溫下不分解，也不參加反應）．

（1）如果用鋅粒與濃鹽酸來制取氫氣，可以選擇圖（一）

 

（填序號）發生裝置；裝置②的主要儀器有分液漏斗、帶導管的雙孔膠塞和

 

（填儀器名稱）．
（2）制得的氫氣常含有少量水蒸氣和HCl氣體，若要得到干燥、純凈的氫氣，需要通過④和⑤裝置，則裝置按導管字母連接的順序是：發生裝置→

 

→

 

→

 

→

 

→收集裝置．

（3）若要檢驗氫氣中的雜質HCl，可把

 

裝置．中的試劑換成

 

，實驗中觀察到的現象是試劑變成了紅色．
（4）圖（一）中的③裝置是一個用排空氣法收集氫氣的裝置，由集氣瓶和導管組成，請你在方框內畫出該裝置．
（5）圖（二）是氫氣與鐵礦石樣品反應的裝置，在加熱反應之前要先通入一段時間的氫氣，原因是

 

；而在反應結束時先要停止加熱，一段時間后再停止通入氫氣，原因是

 

．

（6）已知參加反應的鐵礦石樣品的質量為m₁g，完全反應后剩余固體質量為m₂g，裝置⑦增加的質量為m₃g，裝置⑧增加的質量為m₄g．（假設每一步都進行完全）若要計算鐵礦石樣品中Fe₂O₃的質量分數，下面可計算到結果的數據組合有

 

．（填字母）
Am₁g與m₂g      B、m₁g與m₃g      C、m₁g與m₄g      D、m₂g與m₄g．

Answer 1

分析：依據反應物的狀態和反應條件來確定發生裝置，依據生成的氣體的密度和水溶性來確定收集裝置．

解答：解：（1）制取氫氣用鋅粒和鹽酸反應．故發生裝置選②，所用儀器為錐形瓶、分液漏斗、導管等．
（2）制取的氫氣中因含有水蒸氣和氯化氫氣體，所以我們先除去氯化氫氣體，再除去水蒸氣．
（3）檢驗氫氣中的雜質HCl時，我們用石蕊溶液來確定．所以我們可以把洗氣瓶內的氫氧化鈉換成石蕊試液．
（4）得分點：瓶口的方向；導管的長度，應為氫氣的密度比空氣小所以瓶口向下，導管深入到集氣瓶底部是為了能把集氣瓶內的空氣更好的排凈．
（5）凡是可燃性氣體與氧氣混合都有可能發生爆炸所以要在加熱前趕走裝置內的空氣，防止余熱的生成物鐵重新被空氣氧化，在加熱的情況下鐵會和空氣中的氧氣反應，故繼續通氫氣使其冷卻．
（6）A中據m₂鐵的質量再利用鐵在氧化鐵中的質量分數可求樣品中氧化鐵的質量，再利用

氧化鐵的質量

m1

×100%得到礦石中氧化鐵的質量分數．B中則是依據裝置中水的質量計算還原的到氧元素質量計算氧化鐵的質量，其計算方法與A的計算方法基本相同．
故答案為：
（1）②、錐形瓶
（2）cdba
（3）⑤；石蕊試液
（4）見右圖．
（5）趕走裝置內的空氣，防止加熱爆炸
（6）AB．

點評：此題考查知識點較多，既有氫氣制取也有相關實驗的操作要點，更有氣體除雜及雜質氣體的驗證．