Question

【题目】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实验，请你参与过程分析．

资料1：草酸晶体（H2C2O43H2O）在浓H2SO4作用下受热分解，化学方程式为：H2C2O43H2O CO2↑ + CO↑ + 4H2O

资料2：浓硫酸具有吸水性；氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳；碱石灰固体既能吸水又能吸收二氧化碳；CO能将FeO、Fe2O3、Fe3O4还原成铁．

（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置如图1是 （填字母编号）．

问题讨论：用如图2所示装置进行实验：

（2）实验前应先 ．

（3）B装置的作用是 ．

（4）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其中加热前作用是：

（5）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式

数据分析：资料3：铁的常见氧化物中铁的质量分数：

铁的氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4

铁的质量分数77.8% 70.0% 72.4%

（6）称取铁红样品10.0g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数．

①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则 ．

②实验前后称得E装置增重6.6g，则此铁红中铁的质量分数是 ．

实验评价：反思1：本实验中如果缺少C装置（不考虑其它因素），则测得样品中铁的质量分数会 （填“偏小”、“不变”或“偏大”）．

反思2：请指出 问题讨论中实验装置的一个明显缺陷 ．

拓展探究：用100t含氧化铁80%的赤铁矿石理论上可冶炼出含铁98%的生铁多少吨？（结果保留1为小数）

Answer 1

【答案】（1）d；

（2）检查装置的气密性；

（3）验证二氧化碳已除尽；

（4）将装置中的空气排出，防止发生爆炸．（合理即可）

（5）3CO+Fe2O32Fe+3CO2，（一氧化碳与FeO、Fe3O4也可以）

（6）①7.0＜m＜7.78；②76.0%

【实验评价】小；缺少尾气处理装置；

【拓展探究】可炼出含铁98%的生铁57.1t．

【解析】（1）草酸晶体（H2C2O43H2O）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）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；

（4）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：将装置中的空气排出，防止发生爆炸．（合理即可）

（5）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）

（6）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，因为一个一氧化碳分子只能抢氧化铁中一个氧原子变成二氧化碳，因此氧元素的质量一半一半，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＜m＜7.78；②76.0%

【实验评价】

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；

【拓展探究】设理论上可以炼出含铁98%的生铁的质量为x．

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

160 112

100t×80% 98%x

解得：x≈57.1t

答：可炼出含铁98%的生铁57.1t．