Question

16．化學興趣小組同學為測定某赤鐵礦石中氧化鐵的質量分數(shù)．
Ⅰ．甲同學取一定質量的赤鐵礦石粉末與過量的碳粉混合后，用如圖所示裝置以合理的操作步驟測定（雜質始終不變）
（1）實驗中持續(xù)通入干燥的氮氣．加熱前緩緩通入氮氣一段時間，其作用是排盡裝置內的空氣．
（2）停止加熱前是否需要先斷開a和b連接以防止倒吸？為什么？不需要，因為實驗中持續(xù)通入氮氣．
（3）如果氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同學用氫氧化鈉溶液的質量變化測定得到的氧化鐵的質量分數(shù)將偏�。ㄟx填“偏大”“偏小”“準確”），原因是有一氧化碳生成或氮氣在加熱排出時帶走水蒸氣或C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO或過量C與CO₂反應．
Ⅱ．乙同學取該赤鐵礦石樣品10g，加入足量稀鹽酸，正好完全反應后共用去稀鹽酸100g，過濾得到濾渣2g（雜質既不溶于水也不溶于酸）．請你計算赤鐵礦石中氧化鐵的質量分數(shù)和所用鹽酸中溶質的質量分數(shù)．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）由于裝置內空氣中的氧氣能與碳反應生成二氧化碳，據此分析通入氮氣的作用；
（2）不需要，因為實驗中要持續(xù)通入氮氣，所以不會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象；
（3）根據反應會生成一氧化碳，氣體會帶走一部分水蒸氣，從而造成氫氧化鈉溶液質量的減少分析；
Ⅱ、氧化鐵和鹽酸可發(fā)生反應，所以剩余后的濾渣是樣品中的雜質，從而可計算出礦石中氧化鐵的質量分數(shù)；
氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵和水，反應后溶液是氯化鐵溶液，反應后溶液中溶質的質量分數(shù)的計算，可根據化學方程式求溶質的質量，溶液的質量可根據公式：“反應后溶液的質量=反應前加入的所有物質質量之和-雜質的質量-氣體的質量-沉淀的質量”來求出，結合已知量和方程式進行計算即可

解答 解：Ⅰ、（1）加熱前就通入一段時間氮氣，是要提前排盡裝置內的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；
（2）因整個過程都通氮氣，所以不會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象；
（3）由于在高溫條件下，碳與氧化鐵也會生成一氧化碳，如果氫氧化鈉溶液是足量的，對二氧化碳的吸收是完全的，而CO不與氫氧化鈉溶液反應，排出時會帶走部分溶液中的水蒸氣，從而造成氫氧化鈉溶液質量的減少，使測得CO₂質量偏小，導致氧化鐵質量分數(shù)也偏��；
Ⅱ、氧化鐵和鹽酸可發(fā)生反應，所以剩余后的濾渣是樣品中的雜質，赤鐵礦石中氧化鐵的質量分數(shù)為：$\frac{10g-2g}{10g}$×100%=80%；
氧化鐵的質量是8g，設反應生成氯化鐵的質量為x
Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O
160  219
8g     x
$\frac{160}{8g}=\frac{219}{x}$
 x=10.95g
  $\frac{10.95g}{100g}×100%$=10.95% 
答：赤鐵礦石中氧化鐵的質量分數(shù)為80%，反應后溶液中溶質的質量分數(shù)約為10.95%；
故答案為：
Ⅰ、（1）排盡裝置內的空氣  
（2）不需要，因為實驗中持續(xù)通入氮氣 
（3）偏小，有一氧化碳生成或氮氣在加熱排出時帶走水蒸氣 或C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO 或 過量C與CO₂反應
Ⅱ、80%；10.95%

點評 本題主要考查了實驗設計的問題，有關實驗方案的設計和對實驗方案的評價是中考的熱點之一，解答計算時要據物質的性質和方程式細心分析解答．