Question

工业铁红的主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₃O₄．为了测定铁红中铁的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下的实验，请你参与过程分析．
【资料1】草酸晶体在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄•3H₂OCO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是______（填字母编号）

【问题讨论】用下图所示装置进行实验：

（2）实验前应先______．
（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是______、______（填字母编号）
a．浓硫酸        b．澄清石灰水        c．氢氧化钠溶液
（4）B装置的作用是______．
（5）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：①加热前______．停止加热后______．
（6）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式______ 2Fe+3CO₂

Answer

草酸晶体（H2C2O4•3H2O）在浓硫酸作用下受热分解，因此选用d装置；实验前应先检查装置的气密性，二氧化碳一般用氢氧化钠溶液吸收，用澄清的石灰水检验，还可以检验二氧化碳是否除尽，二氧化碳可以用浓硫酸干燥；加热之前通入一氧化碳的目的是：将装置中的空气排出，防止发生爆炸；加热之后通入一氧化碳的目的是：驱赶装置中滞留的二氧化碳，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收．一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，配平即可；如果全部是氧化铁，铁的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亚铁，铁的最大量是10g×77.8%=7.78g；E装置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的质量=6.6g×=4.8g，因为4.8g氧元素的质量一半来自于一氧化碳，一半来自于铁的氧化物，那么铁红中氧元素的质量是4.8g÷2=2.4g，则铁红中铁的质量分数=×100%=76.0%；本实验中如果缺少C装置，水蒸气会通过，E装置也具有吸水性，因此E装置会增重，氧元素的质量偏大，则测得样品中铁的质量分数会偏小；实验装置的一个明显缺陷：缺少尾气处理装置或检验水是否除尽．
【解析】
（1）草酸晶体（H2C2O4•3H2O）在浓硫酸作用下受热分解，因此选用d装置，故答案为：d
（2）实验前应先检查装置的气密性，故答案为：检查装置的气密性
（3）二氧化碳一般用氢氧化钠溶液吸收，用澄清的石灰水检验，还可以检验二氧化碳是否除尽，一氧化碳可以用浓硫酸干燥；故答案为：c；a 
（4）B装置还可以检验二氧化碳是否除尽，故答案为：验证二氧化碳已除尽
（5）加热之前通入一氧化碳的目的是：将装置中的空气排出，防止发生爆炸；加热之后通入一氧化碳的目的是：驱赶装置中滞留的二氧化碳，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收．故答案为：①将装置中的空气排出，防止发生爆炸；②驱赶装置中滞留的二氧化碳，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收．（合理即可）
（6）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，配平即可；故答案为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，（一氧化碳与FeO、Fe3O4也可以）
（7）如果全部是氧化铁，铁的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亚铁，铁的最大量是10g×77.8%=7.78g；E装置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的质量=6.6g×=4.8g，因为4.8g氧元素的质量一半来自于一氧化碳，一半来自于铁的氧化物，那么铁红中氧元素的质量是4.8g÷2=2.4g，则铁红中铁的质量分数=×100%=76.0%；故答案为：①7.0；7.78；②76.0%
   实验反思：本实验中如果缺少C装置，水蒸气会通过，E装置也具有吸水性，因此E装置会增重，氧元素的质量偏大，则测得样品中铁的质量分数会偏小；实验装置的一个明显缺陷：缺少尾气处理装置．故答案为：偏小；缺少尾气处理装置．