Question

化學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，且雜質中不含鐵）．查閱資料：草酸在濃硫酸存在時加熱發生如下反應：
H₂C₂O₄

濃硫酸  .

△

CO↑+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

A

      （填A或D）處，實驗結束時，應

先

（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，要處理尾氣的原因是．
（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

吸收A中反應生成的二氧化碳

；E裝置的作用

檢驗并吸收D中反應生成的二氧化碳

；CO與Fe₂O₃反應的化學方程式為

3CO+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe

，該反應

否

（填是、否）置換反應．
你證明D中有鐵產生的2個方法是：；．
（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．則實驗測得氧化鐵樣品中氧化鐵的質量分數為

80%

%．
（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

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）

．
（5）反思：要驗證草酸分解有CO₂生成，可以在裝置A與B之間增加一個形如B內盛

澄清石灰水

的洗氣瓶；如果沒有裝置C，則測得氧化鐵的質量分數將

不變

（填偏大、偏小、不變）．

Answer 1

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．

解答：解：（1）CO是可燃性氣體，不純點燃會發生爆炸，所以應先讓CO充滿整個裝置，故實驗開始時先加熱A處的酒精燈，使產生的一氧化碳排凈裝置內的空氣；實驗結束時，為防止生產的鐵被氧化，要繼續通一會CO直至裝置冷卻，所以要先熄滅D處酒精燈；從環保的角度考慮為防止有毒的未反應的一氧化碳通過E進入空氣，應在E后對一氧化碳進行處理，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+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe；
置換反應是單質與化合物反應生成另外的單質和化合物的化學反應．而反應物中沒有單質，所以它不是置換反應；
（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+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe△m
      160             112      48
       x                  （60.0-57.6）g 
 

160

x

=

48

2.4g

，
解得，x=8g
氧化鐵的質量分數為：

8g

10g

×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：
（5）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以在裝置A之前可以裝置A與B之間增加一個形如B內盛澄清石灰水的洗氣瓶；
如果沒有C裝置，即沒有吸收CO中的水分，我們是按照D裝置中數據進行計算，是否吸收水分對測定結果沒有影響．
故答案為：（1）A；先；防止有毒氣體一氧化碳污染空氣；
（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+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe；否
（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）．
（5）澄清石灰水；不變．

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．