Question

13．如圖所示為實(shí)驗(yàn)室中常見氣體的制備、干燥、收集和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的部分儀器，某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)欲用它們完成如下探究實(shí)驗(yàn)．試根據(jù)題目要求回答下列問(wèn)題：

（1）在實(shí)驗(yàn)室中，若以過(guò)氧化氫溶液為原料（二氧化錳作催化劑），制備并收集一瓶干燥的氧氣．
①所選儀器的連接順序?yàn)锳→D→F（填寫儀器序號(hào)字母）．
②制取氧氣的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
③用排空氣法收集氣體時(shí)，檢驗(yàn)集氣瓶?jī)?nèi)收集滿氧氣的方法是拿一根帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，則證明集氣瓶?jī)?nèi)已充滿氧氣．
（2）用一氧化碳?xì)怏w（含少量二氧化碳）測(cè)定質(zhì)量為Wg的某氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（假設(shè)雜質(zhì)不揮發(fā)，也不發(fā)生反應(yīng)）．所選儀器的連接順序?yàn)椋夯旌蠚怏w→A₁→C→B→A₂．試回答下列問(wèn)題：（假設(shè)過(guò)程中氧化鐵全部參加反應(yīng)；儀器A₁、A₂ 和C吸收氣體完全）．
①儀器C的作用是吸收水分（或干燥一氧化碳?xì)怏w）．
②實(shí)驗(yàn)中，欲通過(guò)測(cè)量反應(yīng)前后盛有氫氧化鈉溶液洗氣瓶的質(zhì)量變化，來(lái)計(jì)算氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．若測(cè)得儀器A₁的質(zhì)量增加m g，儀器A₂的質(zhì)量增加n g，則該氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{40n}{33W}$×100%（計(jì)算結(jié)果可為分?jǐn)?shù)形式）．
③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在其他操作正常的條件下，欲通過(guò)測(cè)量反應(yīng)前后B處大玻璃管的質(zhì)量變化，來(lái)計(jì)算氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．若不連接儀器A₁，則測(cè)算結(jié)果與實(shí)際值相比較將偏大（填“偏小”“偏大”“不受影響”之一）．
④對(duì)于該實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)還存在不完善之處，你的具體改進(jìn)方案是裝置末端加一只燃著的酒精燈，處理尾氣．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的實(shí)驗(yàn)步驟、原理以及注意事項(xiàng)進(jìn)行解答；
（2）A₂處放的是氫氧化鈉溶液，可與一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成的二氧化碳充分反應(yīng)，故該裝置增加的質(zhì)量即是反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量，然后結(jié)合一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)的方程式計(jì)算出參加反應(yīng)的氧化鐵的質(zhì)量，據(jù)氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算即可；若上述連接儀器沒(méi)有使用A₁裝置，則A₂裝置增重的質(zhì)量既包括反應(yīng)生成的二氧化碳，還包括本來(lái)就有的二氧化碳，會(huì)使計(jì)算的氧化鐵的質(zhì)量增加，純度比實(shí)際值偏大．

解答 解：（1）①由過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳為原料在實(shí)驗(yàn)室中制備并收集干燥的氧氣實(shí)驗(yàn)步驟可知：所選儀器的連接順序?yàn)锳→D→F；
②所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③用排空氣法收集氣體時(shí)，檢驗(yàn)集氣瓶?jī)?nèi)收集滿氧氣的方法是拿一根帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，則證明集氣瓶?jī)?nèi)已充滿氧氣；
（2））①欲用一氧化碳?xì)怏w（含少量二氧化碳?xì)怏w）測(cè)定某不純氧化鐵樣品的純度（雜質(zhì)不參與任何反應(yīng)），并驗(yàn)證反應(yīng)中氣體生成物的性質(zhì)，則須先除去二氧化碳，避免干擾，除去二氧化碳用氫氧化鈉溶液；
A₂處放的是氫氧化鈉溶液，可與一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成的二氧化碳充分反應(yīng)，故該裝置增加的質(zhì)量即是反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量；
設(shè)樣品中氧化鐵的質(zhì)量為x
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                 132
x                   ng
$\frac{160}{x}=\frac{132}{ng}$
x=$\frac{40n}{33}$g
該氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{\frac{40n}{33}g}{Wg}×$100%=$\frac{40n}{33W}$×100%；
③若上述連接儀器沒(méi)有使用A₁裝置，則A₂裝置增重的質(zhì)量既包括反應(yīng)生成的二氧化碳，還包括本來(lái)就有的二氧化碳，會(huì)使計(jì)算的氧化鐵的質(zhì)量增加，純度比實(shí)際值偏大；
④對(duì)于該實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)還存在不完善之處，具體改進(jìn)方案是裝置末端加一只燃著的酒精燈，處理尾氣．
答案：
（1）①D→C→F；
 ②2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③拿一根帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，則證明集氣瓶?jī)?nèi)已充滿氧氣．
（2）①吸收水分（或干燥一氧化碳?xì)怏w）；
②$\frac{40n}{33W}$×100%；
 ③偏大；
④裝置末端加一只燃著的酒精燈，處理尾氣．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了常見的氣體制備、干燥、凈化和收集實(shí)驗(yàn)，一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)反應(yīng)以及相關(guān)知識(shí)的考查，要結(jié)合所學(xué)知識(shí)細(xì)心解答．