Question

【題目】利用H2還原鐵的氧化物并確定其組成的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫化物等雜質，焦性沒食子酸溶液可吸收少量氧氣)。

回答下列問題:

（1）裝置Q(啟普發生器)用于制備H2，還可用于_____(填字母，下同)。

A.生石灰與濃氨水制NH3 B.過氧化鈉與水制O2

C.硫化鐵固體與稀硝酸制H2S D.大理石與稀鹽酸制CO2

（2）①②③中依次盛裝的試劑為__________________。

A.KMnO4酸性溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液

B.焦性沒食子酸溶液、濃H2SO4、KMnO4酸性溶液

C. KMnO4酸性溶液、焦性沒食子酸溶液、濃H2SO4

KMnO4酸性溶液中發生反應的離子方程式為_____________。

（3）“加熱管式爐”和“打開活塞K”這兩步操作應該先進行的是__________，在這兩步之間還應進行的操作是_______________。

（4）反應過程中G管逸出的氣體是___________，其處理方法是___________。

（5）結束反應時，應該___________，待裝置冷卻后稱量并記錄相應數據。

（6）假設反應完全后瓷舟中的固體只有Fe單質，實驗中測得了下列數據: ①瓷舟的質量為30.4g；②瓷舟和FexOy的總質量為42.0g；③反應前U形管及內盛物的總質量為98.4g；④反應后U形管及內盛物的總質量為102.0g。由以上數據計算并確定該鐵的氧化物的化學式為____________。

Answer 1

【答案】 D C 8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O 打開活塞K 檢驗H2 的純度 氫氣(或H2) 在G管口處放置一個點燃的酒精燈 先停止加熱，冷卻至室溫后,再關閉活塞K Fe3O4

【解析】H2還原鐵的氧化物，裝置Q用于制備氫氣，因鹽酸易揮發，則①、②、③應分別用于除去HCl、H2S、氧氣和水，得到干燥的氫氣與鐵的氧化物在加熱條件下反應生成鐵，實驗結束后應先停止加熱再停止通入氫氣，以避免鐵被重新氧化。

(1)裝置Q(啟普發生器)用于制備H2。A.生石灰與濃氨水制NH3時生成的氫氧化鈣微溶于水，會堵塞啟普發生器，錯誤；B.過氧化鈉能夠與水劇烈反應，放出大量的熱，不能用啟普發生器作為反應裝置，錯誤；C.稀硝酸具有強氧化性，硫化鐵固體與稀硝酸不能反應制得H2S，應該選用稀硫酸，錯誤；D.大理石的主要成分為碳酸鈣，不溶于水，與稀鹽酸制CO2可以選用啟普發生器作為反應裝置，正確；故選D；

(2)裝置Q用于制備氫氣，因鹽酸易揮發，則①、②、③應分別用于除去HCl、H2S、氧氣和水，得到干燥的氫氣與鐵的氧化物在加熱條件下反應生成鐵，應最后通過濃硫酸干燥，①②③中依次盛裝的試劑為KMnO4酸性溶液、焦性沒食子酸溶液、濃HSO4；KMnO4酸性溶液用于吸收H2S，反應的離子方程式為8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O，故答案為：C；8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O；

(3)需要通過生成的氫氣排盡裝置中的空氣，“加熱管式爐”和“打開活塞K”這兩步操作應該先進行的是打開活塞K，氫氣中如果混有空氣，加熱時會發生爆炸，因此在這兩步之間還應檢驗H2的純度，故答案為：打開活塞K；檢驗H2的純度；

(4)反應過程中G管逸出的氣體是未反應的氫氣，氫氣極易燃燒，不能直接排空，可以在G管口處放置一個點燃的酒精燈，故答案為：氫氣(或H2)；在G管口處放置一個點燃的酒精燈；

(5)實驗結束后應先停止加熱再停止通入氫氣，以避免鐵被重新氧化，故答案為：先停止加熱，冷卻至室溫后，再關閉活塞K；

(6)U形管內的堿石灰是原來吸收生成的水蒸氣，因此生成的水的質量為102.0g-98.4g=3.6g，物質的量為0.2mol，FexOy的質量=42.0g-30.4g=11.6g，其中含有O元素的物質的量為0.2mol，質量為0.2mol×16g/mol=3.2g，則鐵元素的質量為11.6g-3.2g=8.4g，物質的量為=0.15mol，因此==，則該鐵的氧化物的化學式為Fe3O4，故答案為：Fe3O4。