Question

某课外活动小组拟用下列装置做炼铁原理的实验，同时检测氧化铁矿的纯度（假设矿石不含其他与 CO 反应的成分），并除去尾气。CO 用H₂C₂O₄（乙二酸）来制取： 。与Fe₂O₃反应的 CO 需纯净、干燥。

 

（1）若所制的气体的流向为从左向右时，下列仪器组装连接的顺序是（用 a,b……表 示）：________；

（2）实验结束后，先熄灭________处的酒精灯，再熄灭_________处的酒精灯；

（3）为了保护环境，怎样处理仪器末端导出的 CO（写出具体方法）：______ ；

（4）实验前氧化铁矿粉末的质量为 ag，实验后测得乙和丙的质量分别增加了 yg 和 zg， 则可依上述数据计算氧化铁矿粉末中氧化铁的质量分数。但按此方法实际实验测定结果可能偏大，造成这种误差的原因可能是 ______，也可能偏小，造成这种误差的原因可能是 ______。若要消除上述误差，要求不要添加其他实验装置，且实验装置连接顺序不变，你认为应如何改进实验 _______。

Answer

abcfghide 或 adefghibc 戊 甲 点燃 （或用气囊收集） 除去 CO 中 CO2 的装置吸收 CO2 不充分，吸收 CO 与 Fe2O3 反应生成的CO2 的装置吸收了空气中的 CO2 CO 与 Fe2O3反应生成的 CO2 未被 NaOH完全吸收 称取氧化铁样品的质量，完全反应并冷却后再称量剩余固体的总质量。通过计算得氧化铁样品中氧化铁的质量分数，可消除误差。

【解析】

（1）要得到纯净干燥的一氧化碳，首先要通过烧碱除去一氧化碳中的二氧化碳，因为氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，氢氧化钠与一氧化碳不反应，且洗气应“长进短出”，然后通过浓硫酸除去一氧化碳中的水分，因为浓硫酸具有吸水性，且不与一氧化碳反应，然后一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，然后通过浓氢氧化钠溶液，让浓氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，通过氢氧化钠溶液的增加量得出生成二氧化碳的质量，然后通过二氧化碳的质量计算出氧化铁的质量，从而计算出铁矿石的纯度，因此装置连接顺序应是abcfghide或adefghibc；

（2）反应结束时还原出的铁单质高温下还可以与O2反应，所以应使Fe在CO的还原性气氛中慢慢冷却，才能防止再被氧化，故先熄灭戊处的酒精灯，再熄灭甲处的酒精灯；

（3）因为一氧化碳还原氧化铁实验结束时还要继续通一氧化碳直到玻璃管冷却，一氧化碳有剧毒，不能直接排放到空气中，为了保护环境，所以将排出的CO点燃；

（4）根据反应的化学方程为3CO+Fe2O32Fe+3CO2可知，通过测定氢氧化钠溶液吸收生成二氧化碳前后的质量差来计算氧化铁样品中氧化铁的质量分数，测得二氧化碳的质量越大，结果偏大，反之，就偏小；再结合，分析可知：除去 CO 中CO2的装置吸收CO2不充分或吸收 CO 与Fe2O3反应生成的CO2的装置吸收了空气中的CO2，会导致结果偏大；CO 与Fe2O3反应生成的CO2未被 NaOH完全吸收，会导致结果偏小；若要消除误差，可以通过测定玻璃管中固体在反应前后的质量差，来计算氧化铁样品中氧化铁的质量分数，具体如下：称取氧化铁样品的质量，完全反应并冷却后再称量剩余固体的总质量；通过计算得氧化铁样品中氧化铁的质量分数即可。