《2025年初中化学小题狂做九年级上册沪教版巅峰版》

7. 为了测定实验室某生锈铁片中铁元素的质量分数,两位同学分别设计了下列甲、乙两个实验方案。

方案甲：称得生锈铁片的质量为$m_{1}g$,按图1所示装置进行实验,完全反应后,测得室温下产生氢气的体积为$V_{1}L$,查得其密度为$ρ_{1}g/L$。
方案乙：称得生锈铁片的质量为$m_{2}g$,先按图2装置进行实验。当生锈铁片完全变成光亮的银白色时,停止加热,继续通入CO至室温。取出铁片,按图1装置继续进行实验。完全反应后,测得室温下产生氢气的体积为$V_{2}L$,查得其密度为$ρ_{2}g/L$。
(1)称量时应将铁片放在托盘天平的左(填“左”或“右”)盘；两位同学使用托盘天平,分别称得铁片质量为2.12g、2.1g,其中不合理的数据是2.12g。
(2)评价交流：上述两个方案中,可行的是乙(填“甲”或“乙”)；分析不可行的方案,其缺陷是不能测出生锈铁片中铁元素的质量。
(3)设计实验：方案乙中,同学们设计了如下所示实验报告,请帮助完成。

①防止装置E中的水倒吸Fe₂O₃+3CO$\xlongequal{高温}$2Fe+3CO₂
②Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
(4)提出问题：图2装置是否有可改进之处?请简要叙述具体改进意见或在图2中画出简易装置示意图：将装置E中的水改成澄清石灰水或氢氧化钠溶液,并在装置E的导管口处点燃导出的气体,图略。
(5)结论：生锈铁片中铁元素的质量分数是(2800ρ₂V₂)/m₂%(用字母表示)。

答案：
(1)左 2.12g
(2)乙 不能测出生锈铁片中铁元素的质量
(3)①防止装置E中的水倒吸 Fe₂O₃+3CO$\xlongequal{高温}$2Fe+3CO₂ ②Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
(4)将装置E中的水改成澄清石灰水或氢氧化钠溶液,并在装置E的导管口处点燃导出的气体,图略
(5)(2800ρ₂V₂)/m₂%
提示:
(2)生锈铁片中含有铁、铁的化合物等物质,方案甲只能得出铁片中金属铁的质量,无法知道铁的化合物的质量,而题目要求测定生锈铁片中铁元素的质量分数,方案乙将铁锈的铁先还原出来,可以测出生锈铁片中铁元素的质量,故方案乙可行。
(4)二氧化碳是造成温室效应的主要气体,而一氧化碳有毒,排放到空气中会造成空气污染,因此必须对这两种气体进行处理。
(5)设生锈铁片中铁元素的质量为x。
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56 2
x ρ₂V₂g
56/2=x/ρ₂V₂g
解得:x=28ρ₂V₂g。
则生锈铁片中铁元素的质量分数为(28ρ₂V₂g)/m₂g×100%=(2800ρ₂V₂)/m₂%。