Question

現(xiàn)有一份Fe₂O₃與CuO的混合物，欲用CO還原法測定其中Fe₂O₃的質量分數(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．實驗中測定以下數(shù)據(jù)：反應前混合物的質量m₁；反應后混合物的質量m₂．
可供選擇的實驗用品有：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）請設計并繪制一個實驗裝置示意圖（假定每步反應和雜質吸收均是完全的）．各儀器分別用下列代號表示（玻璃管口之間的聯(lián)結膠管不必畫出）：

并用A、B、C…依次給各儀器標號．
（2）請寫出示意圖上用A、B、C…標示的各容器中盛放的物質的名稱：
A

 

B

 

C

 

D

 

E

 

…
（3）請用m₁和m₂表示求ω（Fe₂O₃）的計算式：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氣體，留言濃硫酸干燥一氧化碳氣體，然后用純凈的CO還原Fe₂O₃與CuO的混合物．通過實驗中測定數(shù)據(jù)：反應前混合物的質量m₁；反應后混合物的質量m₂，結合反應前后的化學方程式特征進行計算得到氧化鐵的質量分數(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燃處理，據(jù)以上實驗過程設計畫出裝置簡圖；
（2）依據(jù)（1）步驟中的分析設計在發(fā)生裝置A增中加入濃硫酸和乙二酸晶體加熱反應，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氣體，通過裝置D加熱還原金屬氧化物，依據(jù)前后質量變化為氧元素質量列式計算，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吸收二氧化碳氣體，剩余一氧化碳氣體點燃處理；
（3）依據(jù)混合物還原前后質量變化為氧元素質量列式計算．

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氣體，留言濃硫酸干燥一氧化碳氣體，然后用純凈的CO還原Fe₂O₃與CuO的混合物．通過實驗中測定數(shù)據(jù)：反應前混合物的質量m₁；反應后混合物的質量m₂，結合反應前后的化學方程式特征進行計算得到氧化鐵的質量分數(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燃處理，據(jù)以上實驗過程設計畫出裝置簡圖為：


故答案為：；
（2）依據(jù)（1）步驟中的分析設計在發(fā)生裝置A增中加入濃硫酸和乙二酸晶體加熱反應，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氣體，通過裝置D加熱還原金屬氧化物，依據(jù)前后質量變化為氧元素質量列式計算，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吸收二氧化碳氣體，剩余一氧化碳氣體點燃處理，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）實驗中測定以下數(shù)據(jù)：反應前混合物的質量m₁；反應后混合物的質量m₂，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO=2Fe+3CO₂，CuO+CO=Cu+CO₂，固體質量減少為氧化物中氧元素的質量，反應后質量為鐵和銅的質量，設混合物中Fe₂O₃物質的量為x，CuO的物質的量為y，3x+y=

m1-m2

16

，2x×56+y×64=m₂；
計算得到：x=

4m1-5m2

80

mol，
則氧化鐵質量分數(shù)=

4m1-5m2 80 mol×160g/mol

m1

×100%，
ω（Fe₂O₃）=

(8m1-10m2)

m1

×100%，
故答案為：

(8m1-10m2)

m1

×100%．

點評：本題考查了實驗過程設計，裝置圖連接的注意問題和原則方法，實驗測定含量的計算分析應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．