Question

已知鐵生銹的過程為：Fe→Fe（OH）₂→Fe（OH）₃→Fe₂O₃?xH₂O．又知草酸（H₂C₂O₄）分解的化學方程式為
H₂C₂O₄

濃硫酸

加熱

CO↑+CO₂↑+H₂O某化學小組為測定兩種不同生銹鐵片的組成（設只含有鐵和Fe₂O₃?xH₂O），進行了以下探究，請你參與并完成對有關問題的解答．
（1）甲同學利用草酸分解產生的混合氣體和如所示裝置測定其中一種銹鐵的組成．

主要操作為：取銹鐵樣品12.6g置于裝置C的硬質玻璃管中，加熱完全反應后得到固體的質量為8.4g，裝置D增重8.4g．
①鋼鐵在潮濕空氣中發(fā)生電化學腐蝕時，其負極的電極反應式為

 

．
②裝置A的作用是

 

．裝置B的作用是

 

．
③根據(jù)以上數(shù)據(jù)能否測定出銹鐵的組成？答：

 

（填“能”或“不能”）．
④該裝置還存在的一個明顯的缺陷是

 

．
（2）乙同學在甲同學裝置的基礎上將裝置D換成裝濃硫酸的洗氣瓶（裝置E，此裝置圖略），經改進后，重新按甲同學的操作和樣品取用量進行實驗，若完全反應后得到固體的質量仍為8.4g，而裝置E增重1.8g，則x=

 

；m（Fe）：m （Fe₂O₃?xH₂O）=

 

．
（3）丙同學取少量的另外一種銹鐵片放在燒杯中，然后逐滴加入稀鹽酸，實驗測知所得溶液中Fe²⁺、Fe³⁺的物質的量之和與加入稀鹽酸的體積關系如圖2示，此銹鐵中n（Fe）：n（Fe₂O₃?xH₂O）的取值范圍是

 

．（填字母）a．大于1    b．等于1    c．小于1．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量,鐵的氧化物和氫氧化物

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）①負極鐵失去電子生成亞鐵離子，據(jù)此寫出電極反應式；
②裝置A為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液能夠與二氧化碳反應，利用氫氧化鈉溶液將混合氣體中的二氧化碳除去；裝置B中為濃硫酸，濃硫酸能夠吸收混合氣體中的水分；
③根據(jù)銹鐵樣品12.6g、固體的質量為8.4g為鐵的質量、裝置D增重8.4g為二氧化碳和水的質量，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計算出鐵銹組成；
④根據(jù)一氧化碳有毒，不能排放到空氣中進行解答；
（2）根據(jù)濃硫酸吸收水和堿石灰吸收水和二氧化碳，求出二氧化碳的質量，然后根據(jù)二氧化碳求出氧化鐵的質量，從而求出x的值；再根據(jù)樣品總質量計算出m（Fe）：m （Fe₂O₃?xH₂O）；
（3）氧化鐵先與鹽酸反應，根據(jù)氧化鐵、鐵與鹽酸反應方程式判斷消耗相同的氯化氫生成鐵離子、亞鐵離子的物質的量大小，然后根據(jù)圖象進行判斷二者物質的量關系．

解答： 解：（1）①鋼鐵在潮濕空氣中發(fā)生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子發(fā)生氧化反應，負極的電極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
②根據(jù)實驗目的，需要使用一氧化碳還原氧化鐵晶體，所以需要將草酸分解生成的二氧化碳和水除去，裝置A中的氫氧化鈉溶液用于除去二氧化碳氣體，裝置B中的濃硫酸用于干燥一氧化碳氣體，
故答案為：除去混合氣體中的CO₂；除去混合氣體中的H₂O；
③加熱完全反應后得到固體的質量為8.4g為鐵的質量，裝置D增重8.4g為二氧化碳和水的質量，再經過樣品的總質量可以計算出鐵銹組成，
故答案為：能；
④一氧化碳有毒，不能排放到空氣中，所以應該增加尾氣處理裝置，
故答案為：缺少尾氣處理裝置；
（2）濃硫酸吸收水，堿石灰吸收水和二氧化碳．取銹鐵樣品12.6g置于裝置D的硬質玻璃管中，加熱一段時間至完全反應后得到固體的質量為8.4g，裝置E增重8.4g．若將裝置E換成裝濃硫酸的洗氣瓶F，重新按上述樣品的用量和操作進行實驗，若完全反應后得到固體的質量仍為8.4g，而裝置F增重1.8g．所以水的質量為1.8g，二氧化碳的質量為8.4g-1.8g=6.6g，設氧化鐵的質量為y，
Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
160                132
y                   6.6g

160

y

=

132

6.6g

，
y=8g
則氧化鐵和水的分子個數(shù)比=

8g

160

=

1.8g

18

=1：2，所以x=2；
樣品中鐵的質量為：12.6g-（8g+1.8g）=2.8g，所以樣品中鐵單質和Fe₂O₃?xH₂O的質量比為：2.8g：（8g+1.8g）=2：7，
故答案為：2；2：7；
（3）0～V₁段發(fā)生的反應為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，正反應為：Fe+Fe₂O₃+6HCl=3FeCl₂+3H₂O，V₁～V₂段鐵或者氧化鐵有一種物質過量；由Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑可知，2mol氯化氫生成1mol亞鐵離子，由Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O可知，6mol的氯化氫可以生成2mol的Fe³⁺，顯然消耗相同物質的量鹽酸時，鐵與鹽酸反應增加的亞鐵離子比氧化鐵增加的鐵離子物質的量大，由于V₁～V₂鐵離子和亞鐵離子總的物質的量增大幅度小于0～V₁，說明V₁～V₂段為氧化鐵與鹽酸的反應，即氧化鐵的物質的量大于鐵的物質的量，故c正確，
故答案為：c．

點評：本題考查了探究物質組成及測量物質含量的方法、鐵的氧化物和氫氧化物的性質，題目難度較大，注意掌握探究物質組成、測量物質含量常用方法，（3）為易錯點，注意鐵與氧化鐵混合物與鹽酸的反應情況．