Question

11．某小組的同學用如圖所示裝置對氧化鐵粉末（含少量鐵粉）樣品進行實驗，圖中鐵架臺等裝置已略去．請回答：

（1）小組同學在實驗操作時，應注意加熱前先通一會兒氫氣，目的是排盡空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸．
（2）請完成表格．（H₂的化學性質與CO相似）：

實驗現(xiàn)象	化學方程式
A中反應產(chǎn)生大量氣泡；	A中：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑．
B中紅色粉末逐漸變黑色；	B中：Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO2．

（3）數(shù)據(jù)記錄和處理：經(jīng)規(guī)范的操作和正確稱量，得到如下兩組數(shù)據(jù)（B中反應完全，C中吸收完全）：

	反應前	氧化鐵完全反應后
①組	B：玻璃管質量32.4g，氧化鐵樣品的質量10.0g	B：玻璃管和管內(nèi)固體物質的質量40.0g
②組	C：干燥管和生石灰質量40．Og	C：干燥管和管內(nèi)固體物質的質量43.0g

通過計算發(fā)現(xiàn)，用得到的兩組數(shù)據(jù)求出的樣品中氧化鐵的質量分數(shù)不同．你覺得應選①組數(shù)據(jù)，樣品中氧化鐵的質量分數(shù)是80%．
（4）問題和討論：經(jīng)討論，同學們對裝置進行了改進，在AB（填2個裝置代號）之間增加了如圖所示的D裝置，再次實驗后，用得到的兩組數(shù)據(jù)求出的樣品中氧化鐵的質量分數(shù)基本相同．
圖D裝置里的液體是濃硫酸．

Answer 1

分析 （1）氫氣易燃易爆，實驗開始先通氫氣；實驗結束后，為防止鐵被氧化，停止加熱后還要通入氫氣．
（2）由圖可知，氫氣與氧化鐵反應推斷現(xiàn)象，則根據(jù)反應原理寫出化學方程式；
（3）根據(jù)反應可知：氧化銅被氫氣還原生成銅和水，故質量應該減少，可以據(jù)此作答；
（4）根據(jù)分析第二組實驗結果大于氧化銅的原因可能是反應帶出了部分水，使質量增加，故只要加入一個干燥裝置即可．

解答 解：（1）實驗開始時，先通入氫氣，待試管中的空氣被排凈后，再給氧化鐵加熱，以防試管內(nèi)的混合氣體受熱發(fā)生爆炸；實驗結束時，先熄滅酒精燈，待試管冷卻后，再停止通氫氣，目的是使還原出來的鐵在氫氣環(huán)境下冷卻，防止空氣進入試管中致使灼熱的鐵被再度氧化，導致實驗失�。�
（2）氫氣與氧化鐵反應生成鐵粉，B中紅色粉末逐漸變黑色；方程式為：Fe₂O₃+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O．
（3）第二組實驗結果大于氧化銅的原因可能是反應帶出了部分水，使質量增加，使得計算結果不準確；所以選①組
根據(jù)氧化銅和氫氣的反應可以知道：氧化鐵中的氧元素和氫氣中氫元素結合生成了水，所以固體的質量應該減少；
設：樣品中氧化鐵的質量為x．
Fe₂O₃+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O 固體減少
160          112               160-112=48
x                              32.4g+10g-40g=2.4g
則$\frac{160}{x}=\frac{48}{2.4g}$，解得x=8.0g
樣品中氧化鐵的質量分數(shù)為：$\frac{8.0g}{10.0g}$×100%=80%；
（4）根據(jù)分析第二組實驗結果大于氧化銅的原因可能是反應帶出了部分水，使質量增加，所以應該在A和B之間加一個干燥裝置；裝置中加入濃硫酸．
故答案為：（1）排盡空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；
（2）紅色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（3）①；80%
（4）AB；濃硫酸．

點評 此題是一道綜合題，解題的重點質量守恒定律等知識進行的計算，是一道能訓練學生思維的綜合題．