Question

某興趣小組為探究“氧化鐵和銅粉”混合物中銅的質量分數，稱取一定質量的混合物，按照下圖實驗裝置進行實驗：

（1）實驗時要“先通一氧化碳氣體，后加熱” 的目的是                                      。
（2）裝置A中發生反應的方程式為                  。
（3）實驗裝置B中的現象是                  ，發生反應的化學方程式為                 。
（4）該裝置的設計有一明顯不當之處，你的改進方案是                    。
[定量分析]
該興趣小組按照科學的方案完成實驗后，對充分反應后的管內固體X進行如下后續實驗探究：

回答下列問題：
（1）寫出固體X與稀鹽酸反應的方程式：                                   。
（2）有色溶液B中含有的溶質：                          （填化學式）。
（3）根據以上實驗流程，計算原混合物“氧化鐵和銅粉”中銅的質量分數為            。

Answer 1

（1）排除試管內的空氣，防止發生爆炸
（2）3CO+Fe₂O₃ 2Fe+3CO₂
（3）溶液變渾濁（或生成白色沉淀） Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
（4）將尾氣點燃懼或收集
[定量分析]
（1）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
（2）FeCl₂、HCl
（3）20%

試題分析：（1）實驗時要“先通一氧化碳氣體，后加熱” 的目的是防止一氧化碳在試管中與空氣混合被點燃而發生爆炸。
（2）一氧化碳會與氧化鐵在高溫的條件反應生成鐵和二氧化碳，化學方程式為：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂
（3）因為在A中有二氧化碳氣體生成，可使B中的澄清的石灰水變渾濁（或生成白色沉淀）。反應的化學方程式為：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
（4）一氧化碳有毒，可污染空氣。不能將一氧化碳氣體排放到空氣中。所以應將尾氣點燃懼或收集。
[定量分析]
固體X的成分為鐵和銅；基中鐵與稀鹽酸反應。方程式為：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑。所以氣體A為氫氣（H₂）。有色溶液B中含有的溶質有反應生成的FeCl₂（溶液為淺綠色）和過量未反應的HCl（稀鹽酸）。由于稀鹽酸過量，由原固體X中的鐵完全反應。所以固體C為銅，其質量為4g。
（3）可先根據氣體A（H₂）為0.4g，計算出鐵的質量，再計算出氧化鐵的質量。
計算過程：
解：設鐵的質量為x
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56             2
x              0.4g
56：2=x：0.4g
x=11.2g
則氧化鐵（Fe₂O₃）的質量為：
原混合物“氧化鐵和銅粉”中銅的質量分數為：=20%