Question

化学兴趣小组的同学为了测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数．
Ⅰ．甲同学取一定质量的赤铁矿粉与过量的木炭粉混合后，用下图所示装置以合理的操作步骤测定（假设杂质始终不发生变化）．
（1）实验中持续通入干燥的氮气．加热前缓缓通入一段时间，其作用是______
（2）反应结束后，甲同学熄灭了喷灯的火焰后，马上停止通入N₂，他的操作对吗？说明理由______
（3）如果氢氧化钠溶液是足量的，对二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同学用氢氧化钠溶液的增重测定出氧化铁的质量分数将______（选填“偏大”、“偏小”或“准确”），原因是______，若有误差，则减小误差的改进措施是______．
Ⅱ．乙同学取矿石样品10g，加入足量稀盐酸，完全反应后，共用去稀盐酸112.5g，过滤得到滤渣2.5g （假设杂质既不溶于水也不与酸发生反应）．请你和乙同学-起计算赤铁矿石中氧化铁的质量分数和反应后溶液中氯化铁的质量分数．（计算过程中保留二位小数，最后精确到0.1%）

Answer

本题第一问解题的关键在于知道实验探究的目的，用氮气的目的是将装置内的空气排尽；马上停止通入N2不对；b中的NaOH溶液会倒吸入a中造成硬质玻璃管破裂．弄清化学反应中反应物、生成物之间的关系，同时要弄清杂质在反应中存在于什么地方．第二问中关于反应后溶液中溶质的质量分数的计算，关键是要弄清反应后溶液是什么溶液．一般来说，可根据化学方程式求溶质的质量，溶液的质量可根据公式：“反应后溶液的质量=反应前加入的所有物质质量之和-杂质的质量-气体的质量-沉淀的质量”来求出．写化学方程式时一定先分析题意，得出反应物和生成物．根据化学方程式计算时，要分析题目中所给的已知条件是什么，需要求解的是什么，然后再根据相关知识进行解答．
【解析】
Ⅰ．Ⅰ①通氮气主要是隔绝氧气，加热前就通入一段时间是要提前排尽装置内的空气．②因整个过程都通氮气，所以不会出现倒吸现象．③NaOH溶液能吸收CO2，从而能测出CO2的质量，代入化学方程式即可求得氧化铁质量及其质量分数．但从装置出来的气体不仅有CO2还有CO，也就是碳还原氧化铁时，既生成了二氧化碳又生成了一氧化碳，而CO不与氢氧化钠溶液反应，使测得CO2质量偏小，从而导致氧化铁质量分数也偏小．改进方法是：在ab之间再连一个盛有氧化铜的两头通的玻璃管和a装置同时加热，在b后连一个干燥装置和b一起称增重．故答案为：①将装置内的空气排尽；②不对；b中的NaOH溶液会倒吸入a中造成硬质玻璃管破裂（答案合理均给分．）③偏小； 氢氧化钠增重的质量因一氧化碳的生成和气体带走的水蒸气而偏小；在ab之间再连一个盛有氧化铜的两头通的玻璃管和a装置同时加热，在b后连一个干燥装置和b一起称增重．
Ⅱ．铁矿石的质量分数=×100%=75% 
设和7.5g Fe2O3反应生成FeCl3质量为x．
Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O    
160          325
7.5g          x            

X=15.23g   
溶液中FeCl3的质量分数=×100%=12.7% 
答：赤铁矿石中氧化铁的质量分数和反应后溶液中氯化铁的质量分数分别是75%、12.7% 
故答案为：75%； 12.7%