Question

現(xiàn)有一份Fe₂O₃與CuO的混合物，欲用CO還原法測定其中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（Fe₂O₃）．制取CO可用乙二酸晶體在濃硫酸作用下加熱生成CO、CO₂，然后用純凈的CO還原混合物．實(shí)驗(yàn)中測定以下數(shù)據(jù)：反應(yīng)前混合物的質(zhì)量m₁；反應(yīng)后混合物的質(zhì)量m₂．
可供選擇的實(shí)驗(yàn)用品有：18mol/LH₂SO₄溶液、6mol/LBa（OH）₂溶液、蒸餾水、乙二酸晶體、NaOH溶液、CaCO₃、NaCl、Fe₂O₃與CuO的混合物，常用儀器等
（1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)并繪制一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（假定每步反應(yīng)和雜質(zhì)吸收均是完全的）．各儀器分別用下列代號(hào)表示（玻璃管口之間的聯(lián)結(jié)膠管不必畫出）：

并用A、B、C…依次給各儀器標(biāo)號(hào)．
（2）請(qǐng)寫出示意圖上用A、B、C…標(biāo)示的各容器中盛放的物質(zhì)的名稱：
A

 

B

 

C

 

D

 

E

 

…
（3）請(qǐng)用m₁和m₂表示求ω（Fe₂O₃）的計(jì)算式：ω（Fe₂O₃）=

 

．

Answer 1

分析：（1）制取CO可用乙二酸晶體在濃硫酸作用下加熱生成CO、CO₂，通過試劑除去二氧化碳?xì)怏w，留言濃硫酸干燥一氧化碳?xì)怏w，然后用純凈的CO還原Fe₂O₃與CuO的混合物．通過實(shí)驗(yàn)中測定數(shù)據(jù)：反應(yīng)前混合物的質(zhì)量m₁；反應(yīng)后混合物的質(zhì)量m₂，結(jié)合反應(yīng)前后的化學(xué)方程式特征進(jìn)行計(jì)算得到氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，生成的二氧化碳用氫氧化鈉溶液或氫氧化鋇溶液吸收，由于一氧化碳是污染性的有毒氣體需要點(diǎn)燃處理，據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)畫出裝置簡圖；
（2）依據(jù)（1）步驟中的分析設(shè)計(jì)在發(fā)生裝置A增中加入濃硫酸和乙二酸晶體加熱反應(yīng)，生成的氣體為二氧化碳和一氧化碳通過裝置B氫氧化鋇溶液或氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，通過裝置C中的濃硫酸干燥一氧化碳?xì)怏w，通過裝置D加熱還原金屬氧化物，依據(jù)前后質(zhì)量變化為氧元素質(zhì)量列式計(jì)算，剩余的青提子含有生成的二氧化碳和一氧化碳，需要通過裝置E吸收二氧化碳?xì)怏w，剩余一氧化碳?xì)怏w點(diǎn)燃處理；
（3）依據(jù)混合物還原前后質(zhì)量變化為氧元素質(zhì)量列式計(jì)算．

解答：解：（1）制取CO可用乙二酸晶體在濃硫酸作用下加熱生成CO、CO₂，通過試劑除去二氧化碳?xì)怏w，留言濃硫酸干燥一氧化碳?xì)怏w，然后用純凈的CO還原Fe₂O₃與CuO的混合物．通過實(shí)驗(yàn)中測定數(shù)據(jù)：反應(yīng)前混合物的質(zhì)量m₁；反應(yīng)后混合物的質(zhì)量m₂，結(jié)合反應(yīng)前后的化學(xué)方程式特征進(jìn)行計(jì)算得到氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，生成的二氧化碳用氫氧化鈉溶液或氫氧化鋇溶液吸收，由于一氧化碳是污染性的有毒氣體需要點(diǎn)燃處理，據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)畫出裝置簡圖為：


故答案為：；
（2）依據(jù)（1）步驟中的分析設(shè)計(jì)在發(fā)生裝置A增中加入濃硫酸和乙二酸晶體加熱反應(yīng)，生成的氣體為二氧化碳和一氧化碳通過裝置B氫氧化鋇溶液或氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，通過裝置C中的濃硫酸干燥一氧化碳?xì)怏w，通過裝置D加熱還原金屬氧化物，依據(jù)前后質(zhì)量變化為氧元素質(zhì)量列式計(jì)算，剩余的青提子含有生成的二氧化碳和一氧化碳，需要通過裝置E吸收二氧化碳?xì)怏w，剩余一氧化碳?xì)怏w點(diǎn)燃處理，試劑為：A：乙二酸晶體，18mol/L硫酸；B：NaOH溶液或Ba（OH）₂溶液；C：18mol/L硫酸；D：Fe₂O₃與CuO的混合物；E：NaOH溶液或Ba（OH）₂溶液；
故答案為：乙二酸晶體、18mol/L硫酸；NaOH溶液或Ba（OH）₂溶液；18mol/L硫酸；Fe₂O₃與CuO的混合物；NaOH溶液或Ba（OH）₂溶液；
（3）實(shí)驗(yàn)中測定以下數(shù)據(jù)：反應(yīng)前混合物的質(zhì)量m₁；反應(yīng)后混合物的質(zhì)量m₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO=2Fe+3CO₂，CuO+CO=Cu+CO₂，固體質(zhì)量減少為氧化物中氧元素的質(zhì)量，反應(yīng)后質(zhì)量為鐵和銅的質(zhì)量，設(shè)混合物中Fe₂O₃物質(zhì)的量為x，CuO的物質(zhì)的量為y，3x+y=

m1-m2

16

，2x×56+y×64=m₂；
計(jì)算得到：x=

4m1-5m2

80

mol，
則氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

4m1-5m2 80 mol×160g/mol

m1

×100%，
ω（Fe₂O₃）=

(8m1-10m2)

m1

×100%，
故答案為：

(8m1-10m2)

m1

×100%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)，裝置圖連接的注意問題和原則方法，實(shí)驗(yàn)測定含量的計(jì)算分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．