Question

為了測定實驗室某生銹鐵片中鐵元素的質量分數，兩位同學分別設計了如下甲、乙兩個實驗方案．
方案甲：稱得生銹鐵片的質量為m₁g，按圖Ⅰ所示裝置進行實驗．完全反應后，測得室溫下產生氫氣的體積為V₁L，查得其密度為
ρ₁g/L．方案乙：稱得生銹鐵片的質量為m₂g，先按圖Ⅱ所示裝置進行實驗．當生銹鐵片完全變成光亮的銀白色時，停止加熱，繼續通入CO至室溫．取出鐵片，按圖Ⅰ所示裝置繼續進行實驗．完全反應后，測得室溫下產生氫氣的體積為V₂L，查得其密度為
ρ₂g/L．

（1）稱量是，應將鐵片放在托盤天平的______盤（填“左”或“右”）；兩位同學使用托盤天平，分別稱得鐵片質量為
2.12g、2.1g，其中不合理的數據是______．
（2）評價交流：上述兩個方案中，可行的是______（填“甲”或“乙”）；分析不可行方案，其缺陷是______．
（3）設計實驗：方案乙中，同學們設計了如下實驗報告，請幫助完成．

實驗編號	實驗步驟	實驗現象	結論或化學方程式
① 裝置Ⅱ	通入CO，加熱．完全反應后，停止加熱，繼續通CO至室溫	生銹鐵片變成光亮的銀白色	CO具有______性；反應結束后，還要繼續通CO至室溫的目的是______ 化學方程式：______
② 裝置Ⅰ	將光亮鐵片放入稀鹽酸中，完全反應	溶液顏色由無色變成淺綠色，有氣泡放出	化學方程式：______

（4）提出問題：圖II所示裝置是否有可改進之處？請簡要敘述具體改進意見，或在圖II中畫出簡易裝置示意圖．______
（5）結論：生銹鐵片中鐵元素的質量分數是______（用字母表示）

Answer 1

解：（1）用托盤天平稱量物質，應該是左物右碼，而且托盤天平的讀數精確到小數點后一位，故答案為：左，2.12
（2）由于生銹鐵片中除了鐵、鐵的化合物之外還含有水分等不含鐵元素的物質，由于方案甲中根據計算只能得出鐵片中金屬鐵的質量，而無法知道鐵的化合物的質量，故答案為：乙，不能測出生銹鐵片中鐵元素的質量
（3）①由于一氧化碳具有還原性，因此常用來冶煉金屬，當實驗結束時，要繼續通一氧化碳，主要是因為玻璃管冷卻會導致里面的壓強減小，從而試管內的水會倒吸到玻璃管內，故答案為：還原性，防止水倒吸，Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂
②由于鐵能夠和稀鹽酸反應生成氫氣，故答案為：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
（4）由于二氧化碳是造成溫室效應的主要氣體，而一氧化碳有毒，排放到空氣中會造成空氣污染，因此必須對這兩種氣體進行處理，故答案為：將E中的水改成澄清石灰水或氫氧化鈉溶液，并在E的導出管口處點燃導出的氣體
（5）根據質量守恒定律可知，和稀鹽酸反應的鐵的質量即為生銹鐵片中鐵元素的質量，可設生銹鐵片中鐵元素的質量為x．
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56 2
x p₂V₂
=
x==28p₂V₂
則生銹鐵片中鐵元素的質量分數為×100%=%，故答案為：%
分析：由于生銹鐵片中除了鐵、鐵的化合物之外還含有水分等不含鐵元素的物質，由于方案甲中根據計算只能得出鐵片中金屬鐵的質量，無法計算出鐵的氧化物的質量，也就無法計算出鐵元素的總質量；而乙首先利用還原劑把鐵的化合物中的鐵元素全部變成了金屬鐵，然后根據生成的氫氣的質量就可求出參與反應的金屬鐵的質量即生銹鐵片中鐵元素的總質量．
點評：本題難度較大，主要考查了鐵的冶煉、鐵的有關化學性質及質量守恒定律的應用，培養學生的分析問題、解決問題的能力．