Question

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

（1）在實驗室中，若以過氧化氫溶液為原料（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為A→D→F（填寫儀器序號字母）．
②制取氧氣的化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
③用排空氣法收集氣體時，檢驗集氣瓶內(nèi)收集滿氧氣的方法是拿一根帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，則證明集氣瓶內(nèi)已充滿氧氣．
（2）用一氧化碳氣體（含少量二氧化碳）測定質(zhì)量為Wg的某氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分數(shù)（假設(shè)雜質(zhì)不揮發(fā)，也不發(fā)生反應(yīng)）．所選儀器的連接順序為：混合氣體→A₁→C→B→A₂．試回答下列問題：（假設(shè)過程中氧化鐵全部參加反應(yīng)；儀器A₁、A₂ 和C吸收氣體完全）．
①儀器C的作用是吸收水分（或干燥一氧化碳氣體）．
②實驗中，欲通過測量反應(yīng)前后盛有氫氧化鈉溶液洗氣瓶的質(zhì)量變化，來計算氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分數(shù)．若測得儀器A₁的質(zhì)量增加m g，儀器A₂的質(zhì)量增加n g，則該氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分數(shù)是$\frac{40n}{33W}$×100%（計算結(jié)果可為分數(shù)形式）．
③實驗過程中，在其他操作正常的條件下，欲通過測量反應(yīng)前后B處大玻璃管的質(zhì)量變化，來計算氧化鐵樣品中含F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分數(shù)．若不連接儀器A₁，則測算結(jié)果與實際值相比較將偏大（填“偏小”“偏大”“不受影響”之一）．
④對于該實驗方案設(shè)計還存在不完善之處，你的具體改進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)實驗室制備氧氣的實驗步驟、原理以及注意事項進行解答；
（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)量分數(shù)計算即可；若上述連接儀器沒有使用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，還包括本來就有的二氧化碳，會使計算的氧化鐵的質(zhì)量增加，純度比實際值偏大．

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

點評 本題綜合考查了常見的氣體制備、干燥、凈化和收集實驗，一氧化碳還原氧化鐵的化學反應(yīng)以及相關(guān)知識的考查，要結(jié)合所學知識細心解答．