Question

已知木炭粉和Fe₂O₃反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Fe₂O₃+3C

高溫  .

4Fe+CO₂↑，某同學(xué)設(shè)計了一個實驗，證明氧化鐵中含有氧元素，并測定氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分數(shù)，實驗裝置如圖．
（1）實驗前，首先要進行的操作是

先通氮氣趕走裝置中殘余的空氣

．
（2）實驗中，盛放澄清石灰水的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象是

澄清石灰水變渾濁

，原因是

反應(yīng)生成了大量的二氧化碳

．
（3）實驗中通入的氣體是純凈干燥的N₂，寫出不用空氣的理由：
①

混有氧氣．若碰到可燃性氣體會發(fā)生爆炸，有危險

；
②

空氣中含有很多含氧元素的物質(zhì)，這樣會干擾對氧化鐵中氧元素含量的判斷

；
也不能用潮濕的氮氣，原因是

影響氧化鐵中氧元素含量的測定

．
（4）如用3.2g氧化鐵與碳充分反應(yīng)，測得澄清石灰水增重1.32g，則氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為

30%

．

Answer 1

分析：（1）本題的要求要從實驗?zāi)康目紤]；
（2）欲正確解答本題，須知二氧化碳和石灰水反應(yīng)的情況，以及生成物的性質(zhì)；
（3）本題需從實驗的要求和注意事項方面考慮；
（4）石灰水增加的質(zhì)量即為生成的CO₂的質(zhì)量，由方程式3C+2Fe₂O₃

高溫  .

4Fe+3CO₂↑可知，氧化鐵中氧元素的質(zhì)量即為生成的CO₂中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)元素的質(zhì)量分數(shù)公式計算即可．

解答：解：（1）空氣中的氧氣能夠和碳發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳等物質(zhì)，為了防止干擾實驗結(jié)論，所應(yīng)該通入氮氣，趕盡管內(nèi)空氣，然后在加熱．
（2）因為木炭粉和氧化鐵反應(yīng)后生成的二氧化碳氣體通入澄清石灰水的燒杯中，和石灰水發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀，所以可以觀察到澄清的石灰水變渾濁．
（3）因為空氣中含有二氧化碳和氧氣，可能使反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量增加而導(dǎo)致實驗結(jié)果不準確．
實驗中也不能用潮濕的氮氣的原因是：用潮濕的氮氣會使熱的試管炸裂，同時在高溫下水也能和碳反應(yīng)，導(dǎo)致木炭不僅和氧化鐵反應(yīng)，會導(dǎo)致測定的氧元素的質(zhì)量分數(shù)偏大．
（4）石灰水增加的質(zhì)量即為生成的CO₂的質(zhì)量，由方程式3C+2Fe₂O₃

高溫  .

4Fe+3CO₂↑可知，氧化鐵中氧元素的質(zhì)量即為生成的CO₂中氧元素的質(zhì)量，CO₂中氧元素的質(zhì)量為1.32g×

16×2

12+16×2

×100%=0.96g，故氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為：

0.96g

3.2g

×100%=30%．
故答案為：（1）先通氮氣趕走裝置中殘余的空氣；
（2）澄清石灰水變渾濁；反應(yīng)生成了大量的二氧化碳；
（3）①混有氧氣．若碰到可燃性氣體會發(fā)生爆炸，有危險；
②空氣中含有很多含氧元素的物質(zhì)，這樣會干擾對氧化鐵中氧元素含量的判斷；影響氧化鐵中氧元素含量的測定；
（4）30%．

點評：本題主要考查學(xué)生對實驗操作的要求和注意事項的掌握情況以及運用元素的質(zhì)量分數(shù)公式進行計算的能力．