Question

14．某自然科學興趣小組的同學為了測定某不純氧化鐵試樣（其中的雜質不參與反應）中氧化鐵的質量分數，設計了如圖的實驗裝置：

試回答下列問題：
（1）A發生裝置的優點是隨時反應，隨時停止．
（2）寫出C中硬質玻管內發生的化學方程式3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O．
（3）稱m克不出純氧化鐵試樣放入C中硬質玻管內，稱得U形管和氯化鈣干燥劑的質量為m₁克，按上述裝置進行實驗，經過充分反應后稱得U形管和氯化鈣干燥劑的質量為m₂克，則試樣中氧化鐵的質量分數為$\frac{80（{m}_{2}-{m}_{1}）}{27m}$×100%．
（4）同學設計的這個實驗方案有不完善之處，你的建議是在B和C之間加一個裝有濃硫酸的吸水裝置．

Answer 1

分析 根據氫氣的制取和性質、鹽酸的性質、氣體的干燥、化學方程式的書寫步驟、實驗方案設計與評價等知識，進行綜合分析、推斷和解答即可．

解答 解：（1）A發生裝置與啟普發生器的原理相同，其優點為：能控制反應的發生和終止；
（2）據氫氣的還原性、反應條件可寫出方程式：3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O；
（3）生成水的質量為：（m₂-m₁）克    
設：試樣中氧化鐵的質量為x       
3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O
    160      54
     x      （m₂-m₁）g 
$\frac{160}{x}$=$\frac{54}{{（m}_{2}-{m}_{1}）g}$

x=$\frac{80（{m}_{2}-{m}_{1}）}{27m}$g
試樣的質量為m，則試樣中氧化鐵的質量分數為：$\frac{80（{m}_{2}-{m}_{1}）}{27m}$×100%．
（5）為了不讓從裝置B中導出的氫氣會帶出的水蒸氣，被裝置D所吸收而引起誤差；可以在裝置B、C之間，增添一個氣體干燥裝置（即盛有濃硫酸的洗氣瓶），以便吸收從裝置B中導出的氫氣會帶出的水蒸氣，避免造成誤差．
故答案為：
（1）隨時反應，隨時停止；
（2）3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O；
（3）$\frac{80（{m}_{2}-{m}_{1}）}{27m}$×100%
（4）在B和C之間加一個裝有濃硫酸的吸水裝置．

點評 本題考查的知識點較多，知識面較廣；是一道比較復雜的綜合實驗分析題．解答時，一定要細心、認真地進行分析探究，并進行科學合理的推斷和設計、評價實驗方案等．