Question

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不參加反應）．

查閱資料：草酸在濃硫酸存在時加熱發生如下反應：
H₂C₂O₄CO↑+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______（填A或D）處，實驗結束時，應______（填先或后）停止D處的加熱；從環保的角度講，在E裝置后還應對尾氣進行處理，其方法是：______．
（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物，其中B裝置的作用______；E裝置的作用______；一氧化碳與氧化鐵反應的化學方程式為______．
（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量分數．他們的測定方法是：稱量氧化鐵樣品的質量10.0g，樣品與玻璃管的總質量為60.0g，完全反應并冷卻后再稱量玻璃管與剩余固體的總質量為57.6g．計算實驗測得氧化鐵樣品中氧化鐵的質量分數為______．
（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量分數的方法：先稱量氧化鐵樣品的質量，再分別稱量E裝置在反應前后的總質量，即可計算求得樣品中氧化鐵的質量分數．但按此方法實際實驗測定結果卻偏大，分析造成偏大的原因可能是______．

Answer 1

解：（1）從實驗安全和實驗操作程序看，實驗開始先加熱A處，防止發生爆炸，實驗結束時，應先停止加熱氧化鐵；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，可采取用氣球收集或點燃的方法．
（2）B裝置內是氫氧化鈉能吸收產生的二氧化碳，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+Fe₂O₃3CO₂+2Fe；
（3）原有樣品為氧化鐵（10g），玻璃管的質量為50g，故反應后為剩余固體為（7.6g），減少的質量為2.4g，實質就是氧元素的質量，運用差量法解題
設氧化鐵的質量為X
3CO+Fe₂O₃3CO₂+2Fe△m
160 112 48
X （10-7.6）g

X=8g
氧化鐵的質量分數為：×100%=80%
（4）E裝置在反應后增加的質量是反應中生成的二氧化碳的質量，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量增大，實際測定結果就會偏大：
故答案為：（1）A；先；氣球收集或點燃；
（2）吸收A中反應生成的二氧化碳；檢驗D中反應生成的二氧化碳；3CO+Fe₂O₃3CO₂+2Fe；
（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）．
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，質量減輕，運用差量法可求出氧化鐵的質量，再利用質量分數公式求算．
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，必須經過處理后變成無害物質再排放．