Question

17．某同學(xué)用如圖所示裝置制取純凈、干燥的CO，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)．資料：
常溫下，甲酸（HCOOH）是無色易揮發(fā)的液體，在濃硫酸作用下易分解．
甲酸分解的化學(xué)方程式為HCOOH$→_{△}^{濃硫酸}$CO↑+H₂O．
【實(shí)驗(yàn)一】測(cè)定某氧化鐵和鐵的混合物中鐵單質(zhì)的含量．
（1）裝置B中的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是除去揮發(fā)出來的甲酸；裝置C中的試劑是濃硫酸，其作用是吸水；點(diǎn)燃F中酒精燈的目的是尾氣處理，防止污染空氣．
（2）E中澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）裝置D中觀察到的現(xiàn)象是紅色固體逐漸變黑，反應(yīng)的化學(xué)方程式是3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，熄滅酒精燈的順序是DAF（填對(duì)應(yīng)裝置序號(hào)）．
（5）若稱取該混合物5.0g，充分反應(yīng)后，玻璃管中剩余固體的質(zhì)量為4.7g，原混合物中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．
【實(shí)驗(yàn)二】測(cè)定樣品的組成
     若待測(cè)樣品由氧化鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵中的一種或幾種組成，待充分反應(yīng)后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

樣品質(zhì)量	裝置D中玻璃管和固體的總質(zhì)量	裝置E的質(zhì)量
2.32g	反應(yīng)前55.72g	反應(yīng)前281.00g
	反應(yīng)后55.08g	反應(yīng)后281.56g

①興趣小組同學(xué)經(jīng)過討論后認(rèn)為應(yīng)選用的數(shù)據(jù)是樣品質(zhì)量和裝置D中玻璃管和固體的總質(zhì)量，而不選用裝置E的質(zhì)量，理由是裝置B不能將反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂全部吸收．
②該樣品所有可能的組成是Fe₃O₄；Fe₂O₃、FeO；Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)一】根據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行分析，二氧化碳能與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，使溶液變渾濁，一氧化碳是有毒的氣體，排放到空氣中會(huì)污染空氣，可以利用一氧化碳的可燃性進(jìn)行燃燒處理，一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，會(huì)導(dǎo)致固體的質(zhì)量減小，減小的質(zhì)量即是氧化鐵中氧元素的質(zhì)量，據(jù)此可以進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)二】根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)計(jì)算，結(jié)合化學(xué)方程式為進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）制取純凈、干燥的CO，需要將揮發(fā)出的甲酸和一氧化碳中混有的水蒸氣除掉，要除去水蒸氣可以利用濃硫酸的吸水性，一氧化碳是有毒的氣體，排放到空氣中會(huì)污染空氣，可以利用一氧化碳的可燃性進(jìn)行燃燒處理；
（2）氫氧化鈣和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，化學(xué)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：紅色固體逐漸變黑，化學(xué)方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，要先停止給盛有固體樣品的玻璃管加熱，繼續(xù)通入一氧化碳知道玻璃管冷卻，故需要先停止D，然后停止A，由于一氧化碳是有毒的氣體，故F最后停止，故填：DAF；
（5）由題意可以知道，固體質(zhì)量減少0.3g，設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為x，
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ △m
     160                48
      x                0.3g
$\frac{160}{x}$=$\frac{48}{0.3g}$
x=1g
所以原混合物中鐵的質(zhì)量為：5g-1g=4g
鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{4g}{5g}$×100%=80%；
實(shí)驗(yàn)二：①不選用裝置B的質(zhì)量的理由是：裝置B不能將反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂全部吸收；
②根據(jù)表格數(shù)據(jù)：要用差量法理解：裝置A質(zhì)量減輕的原因是氧化鐵樣品丟掉了氧．減輕的質(zhì)量就是樣品中氧元素的質(zhì)量=55.72g-55.08g=0.64g，混合物中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.64g}{2.32g}$×100%=27.6%，而Fe₃O₄中含氧：27.6%；而Fe₂O₃中含氧：30%；而FeO中含氧：22.2%；所以該樣品所有可能的組成是：Fe₃O₄； Fe₂O₃、FeO； Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO．
故答案為：實(shí)驗(yàn)一：（1）氫氧化鈉溶液，除去揮發(fā)出來的甲酸，濃硫酸，吸水，尾氣處理，防止污染空氣；
（2）CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）DAF；
（5）80%；
實(shí)驗(yàn)二：①裝置B不能將反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂全部吸收；
②Fe₃O₄； Fe₂O₃、FeO； Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO．

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)考查了鐵的冶煉，是結(jié)合課本知識(shí)的信息．煉鐵的原理是用還原劑一氧化碳把鐵從它的氧化物中還原出來，因?yàn)橐谎趸�碳有毒，因此要進(jìn)行尾氣處理．本題還考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，是中考考查的重點(diǎn)之一，本考點(diǎn)一般出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．