Question

【題目】為了測定實驗室某生銹鐵片中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，兩位同學分別設計了如下甲、乙兩個實驗方案。方案甲：稱得生銹鐵片的質(zhì)量為 m1g，按圖 I 所示裝置進行實驗。完全反應后，測得室溫下產(chǎn)生氫氣的體積為 V1L，查得其密度為p1g/L。方案乙：稱得生銹鐵片的質(zhì)量為 m2g，先按圖Ⅱ所示裝置進行實驗。當生銹鐵片完全變成光亮的銀白色時，停止加熱，繼續(xù)通入CO至室溫。取出鐵片，按圖 I 所示裝置繼續(xù)進行實驗。完全反應后，測得室溫下產(chǎn)生氫氣的體積為 V2L，查得其密度為 p2g/L。

已知：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O（FeCl3可溶于水）

（1）鐵銹的成分是__________.

（2）（評價交流）上述兩個方案中，可行的是____（填“甲”或“乙”）；分析不可行方案，其缺陷是____________________。

（3）（設計實驗）方案乙中，同學們設計了如下實驗報告，請幫助完成表中空格。

實驗編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結論或化學方程式
①裝置Ⅱ	通入CO，加熱．完全反應后，停止加熱，繼續(xù)通CO至室溫	生銹鐵片變成光亮的銀白色	CO具有______性； 化學方程式：_______
②裝置Ⅰ	將光亮鐵片放入稀鹽酸中，完全反應	______

（4）圖Ⅱ所示裝置有缺陷，應如何改進__________。

（5）（結論）生銹鐵片中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)是_________（用字母表示）。

（6）（發(fā)散）實驗室經(jīng)常用一氧化碳來煉鐵，實驗室煉的鐵和工業(yè)煉的鐵本質(zhì)區(qū)別是_______________

Answer 1

【答案】Fe2O3 乙 不能測出生銹鐵片中鐵元素的質(zhì)量 還原 鐵片表面有氣泡冒出，溶液由無色變?yōu)闇\綠色 將E中的水改成澄清石灰水或氫氧化鈉溶液，并在E的導出管口處點燃導出的氣體 純度不一樣，實驗室純度高，工業(yè)純度低

【解析】

（1）鐵銹的主要成分為Fe2O3，故填：Fe2O3

（2）由于生銹鐵片中除了鐵、鐵的化合物之外還含有水分等不含鐵元素的物質(zhì)，由于方案甲中根據(jù)計算只能得出鐵片中金屬鐵的質(zhì)量，而無法知道鐵的化合物的質(zhì)量，故填：乙，不能測出生銹鐵片中鐵元素的質(zhì)量

（3）[設計實驗]方案乙中，同學們設計了如下實驗報告，請幫助完成表中空格。

實驗編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結論或化學方程式
①裝置Ⅱ	通入CO，加熱．完全反應后，停止加熱，繼續(xù)通CO至室溫	生銹鐵片變成光亮的銀白色	CO具有 還原 性； 化學方程式：
②裝置Ⅰ	將光亮鐵片放入稀鹽酸中，完全反應	鐵片表面有氣泡冒出，溶液由無色變?yōu)闇\綠色

（3）故填：還原；；鐵片表面有氣泡冒出，溶液由無色變?yōu)闇\綠色。

（4）圖Ⅱ所示裝置有缺陷，應如何改進，由于二氧化碳是造成溫室效應的主要氣體，而一氧化碳有毒，排放到空氣中會造成空氣污染，因此必須對這兩種氣體進行處理，故填：將E中的水改成澄清石灰水或氫氧化鈉溶液，并在E的導出管口處點燃導出的氣體

（5）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，和稀鹽酸反應的鐵的質(zhì)量即為生銹鐵片中鐵元素的質(zhì)量，可設生銹鐵片中鐵元素的質(zhì)量為x。

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

則生銹鐵片中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為：，故填

（6）[發(fā)散]實驗室經(jīng)常用一氧化碳來煉鐵，實驗室煉的鐵和工業(yè)煉的鐵本質(zhì)區(qū)別是：實驗室煉鐵就是還原鐵的氧化物,而工業(yè)煉鐵的主要反應是鐵氧化物的逐級還原反應,過高的溫度會使鐵的氧化物變成最高價態(tài),再還原；工業(yè)煉鐵是炭還原，會有很多煤渣，本質(zhì)區(qū)別是煉出來的鐵的純度不一樣，實驗室用一氧化碳煉出來的鐵純度高，工業(yè)煉出來的是生鐵，含有很多雜質(zhì)，純度低。故填：純度不一樣，實驗室純度高，工業(yè)純度低