Question

3．用含有二氧化碳和水蒸氣雜質(zhì)的某種還原性氣體測(cè)定一種鐵的氧化物（Fe_xO_y）的組成，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．

根據(jù)圖回答：
（1）甲裝置的作用是除去二氧化碳，甲裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中丁裝置中沒(méi)有明顯變化，而戊裝置中溶液出現(xiàn)了白色沉淀，則該還原性氣體是一氧化碳；丙中發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yCO₂
（3）當(dāng)丙裝置中的Fe_xO_y全部被還原后，稱量剩余固體的質(zhì)量為16.8g，同時(shí)測(cè)得戊裝置的質(zhì)量增加17.6g，則Fe_xO_y中，鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為21：8，該鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe₃O₄
（4）上述實(shí)驗(yàn)裝置中，如果沒(méi)有甲裝置，將使測(cè)定結(jié)果中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比值偏�。ㄌ钇�大、偏小或無(wú)影響）．如果沒(méi)有已裝置，可能產(chǎn)生的后果是有毒的一氧化碳會(huì)污染空氣．

Answer 1

分析 作為綜合實(shí)驗(yàn)題利用還原性氣體測(cè)定鐵的氧化物的組成，其原理是根據(jù)生成物的質(zhì)量通過(guò)計(jì)算確定結(jié)果．就初中階段，還原性氣體有氫氣和一氧化碳，他們奪氧后生成水和二氧化碳．原氣體中混有二氧化碳和水蒸氣，所以必須先除去，然后讓還原性氣體反應(yīng)，丁戊裝置用以檢驗(yàn)生成的水和二氧化碳，最后的己裝置進(jìn)行尾氣處理，有環(huán)保理念．

解答 解：（1）因二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)，方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O，所以除二氧化碳用氫氧化鈉溶液，故甲裝置的作用是除去（或吸收）二氧化碳；
（2）丁裝置盛放的是無(wú)水硫酸銅，無(wú)水硫酸銅遇水會(huì)變藍(lán)，丁裝置沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明沒(méi)有水生成，故該還原性氣體不是氫氣．戊裝置盛放的是石灰水，二氧化碳能使石灰水變渾濁，戊裝置中溶液出現(xiàn)了白色沉淀，故該還原性氣體是一氧化碳．反應(yīng)方程式為：yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yCO₂
（3）丙裝置中的Fe_xO_y全部被還原，剩余固體為生成的鐵的質(zhì)量．戊裝置中盛放的石灰水吸水二氧化碳，增加的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量，二氧化碳是一氧化碳奪取Fe_xO_y的氧生成的，即二氧化碳只有一個(gè)氧原子來(lái)自鐵氧化合物，占二氧化碳質(zhì)量的$\frac{16}{44}$，故Fe_xO_y中氧元素的質(zhì)量為：17.6g×$\frac{16}{44}$=6.4g，則Fe_xO_y中鐵氧元素的質(zhì)量比為：56x：16y=16.8g：6.4g=21：8，x：y=3：4，該鐵的氧化物的化學(xué)式為 Fe₃O₄；
（4）如果沒(méi)有甲裝置，混有的二氧化碳也會(huì)在戊裝置被吸收，故二氧化碳的質(zhì)量偏大，相當(dāng)于一氧化碳奪得的氧的質(zhì)量增加，故測(cè)得結(jié)果中鐵元素與氧元素的質(zhì)量的比值偏小．一氧化碳有毒，會(huì)污染空氣，最后的己裝置對(duì)尾氣進(jìn)行處理，具有環(huán)保理念．
故答案為：（1）除去二氧化碳（CO₂），2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（2）一氧化碳（CO）；yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yCO₂
（3）21：8，F(xiàn)e₃O₄；
（4）偏小，有毒的一氧化碳會(huì)污染空氣．

點(diǎn)評(píng) 該實(shí)驗(yàn)的目的是用還原性氣體測(cè)定鐵的氧化物的組成，解答的關(guān)鍵是分析實(shí)驗(yàn)裝置，了解每一步的作用．