Question

某工業鐵紅中混有一種黑色的鐵的氧化物雜質，為了解雜質的成分及測定鐵紅的純度，化學興趣小組的同學進行了實驗研究。請你參與過程分析與交流。

【查閱資料】

①鐵的常見氧化物

名稱	化學式	色、態	鐵元素的質量分數
氧化亞鐵	FeO	黑色粉末	w(Fe)=77.8%
氧化鐵	Fe2O3	紅棕色粉末(俗稱鐵紅)	w(Fe)=70.0%
四氧化三鐵	Fe3O4	黑色晶體(俗稱磁性氧化鐵)	w(Fe)=72.4%

②草酸(乙二酸H₂C₂O₄)在濃硫酸存在下受熱分解的化學方程式為H₂C₂O₄CO₂↑+ CO↑+H₂O

【實驗準備】

①實驗的裝置圖如下

②藥品

a.草酸          b.工業鐵紅        c.NaOH溶液         d.澄清石灰水          e.濃硫酸           f.鹽酸

【實驗及數據】

取不同質量的樣品進行實驗，所得實驗數據如下：

實驗序號	樣品質量/g	生成鐵的質量/g
1	4.00	2.91
2	8.00	7.00
3	10.00	7.27
4	12.00	8.72
5	14.00	10.18
6	16.00	11.63

【討論與分析】

(1)興趣小組的同學擬以純凈的CO還原鐵的氧化物，所設計的實驗裝置中D、E、F應分別盛放的試劑為____________、____________、___________(填寫序號)，其作用依次是____________、____________、_____________。上述裝置還有不完善之處，你建議改進的措施是________________________。

(2)由實驗數據不難得出，有一組實驗數據不可靠，該組數據是____________(填序號)，該工業鐵紅所含雜質的化學式為________________________。

Answer 1

(1)c  d  e(填寫序號)  吸收CO₂  驗證CO₂是否除盡  吸水(干燥氣體)  于整套裝置的尾氣出口處置一燃著的酒精燈(或用氣球收集尾氣或以導管將尾氣引至C處酒精燈點燃) 

(2)2  FeO

解析：(1)由題意知，在實驗過程中，C裝置內草酸分解產生CO和CO₂；D裝置內盛NaOH溶液，吸收CO₂；E裝置內盛澄清石灰水，檢驗CO₂是否除盡；F裝置內盛濃硫酸，干燥氣體；在H裝置內CO還原鐵的氧化物。

由于CO有毒，污染空氣，所以在整套裝置的尾氣出口處放一燃著的酒精燈；或用氣球收集尾氣；或將尾氣引入C處酒精燈點燃。

(2)分析各組實驗數據，第2組實驗，1 g樣品生成鐵約0.88 g，而其余各組實驗均約為0.73 g，故第2組數據不可靠。在樣品中w(Fe)=×100%=73%，結合常見化合物中w(Fe)，判斷雜質為FeO。