Question

（2005?廣西）用含有二氧化碳和水蒸氣雜質的某種還原性氣體測定一種鐵的氧化物（Fe_xO_y）的組成，實驗裝置如下圖所示．根據上圖試回答：

（1）甲裝置的作用是______，反應的化學方程式是______；
（2）如果將甲裝置和乙裝置位置的順序調換，對實驗有無影響？______；
（3）實驗過程中丁裝置中沒有明顯變化，而戊裝置中溶液出現了白色沉淀，則該還原性氣體是______；
（4）當丙裝置中的Fe_xO_y全部被還原后，稱量剩余固體的質量為16.8克，同時測得戊裝置的質量增加了17.6克．則Fe_xO_y中，鐵元素和氧元素的質量比為______，該鐵的氧化物的化學式為______；
（5）上述實驗裝置中，如果沒有甲裝置，將使測定結果中鐵元素與氧元素的質量的比值______（填偏大、偏小或無影響）；如果沒有已裝置，可能產生的后果是______．

Answer 1

【答案】分析：作為綜合實驗題利用還原性氣體測定鐵的氧化物的組成，其原理是根據生成物的質量通過計算確定結果．就初中階段，還原性氣體有氫氣和一氧化碳，他們奪氧后生成水和二氧化碳．原氣體中混有二氧化碳和水蒸氣，所以必須先除去，然后讓還原性氣體反應，丁戊裝置用以檢驗生成的水和二氧化碳，最后的己裝置進行尾氣處理，有環保理念．
解答：解：（1）因二氧化碳能與氫氧化鈉反應，方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O，所以除二氧化碳用氫氧化鈉溶液，故甲裝置的作用是除去（或吸收）二氧化碳；
（2）因濃硫酸具有吸水性，所以除水蒸氣選用濃硫酸．除二氧化碳時，氣體要從溶液中通過，會帶出水蒸氣，所以要先除二氧化碳再干燥，如果將甲裝置和乙裝置位置的順序調換，對實驗會有影響．
（3）丁裝置盛放的是無水硫酸銅，無水硫酸銅遇水會變藍，丁裝置沒有明顯變化，說明沒有水生成，故該還原性氣體不是氫氣．戊裝置盛放的是石灰水，二氧化碳能使石灰水變渾濁，戊裝置中溶液出現了白色沉淀，故該還原性氣體是一氧化碳．
（4）丙裝置中的Fe_xO_y全部被還原，剩余固體為生成的鐵的質量．戊裝置中盛放的石灰水吸水二氧化碳，增加的質量為二氧化碳的質量，二氧化碳是一氧化碳奪取Fe_xO_y的氧生成的，即二氧化碳只有一個氧原子來自鐵氧化合物，占二氧化碳質量的，故Fe_xO_y中氧元素的質量為：17.6g×=6.4g，則Fe_xO_y中鐵氧元素的質量比為：56x：16y=16.8g：6.4g=21：8，x：y=3：4，該鐵的氧化物的化學式為 Fe₃O₄；
（4）如果沒有甲裝置，混有的二氧化碳也會在戊裝置被吸收，故二氧化碳的質量偏大，相當于一氧化碳奪得的氧的質量增加，故測得結果中鐵元素與氧元素的質量的比值偏小．一氧化碳有毒，會污染空氣，最后的己裝置對尾氣進行處理，具有環保理念．
故答案為：（1）除去二氧化碳（CO₂），2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（2）有影響；
（3）一氧化碳（CO）；
（4）21：8，Fe₃O₄；
（5）偏小，有毒的一氧化碳會污染空氣．
點評：該實驗的目的是用還原性氣體測定鐵的氧化物的組成，解答的關鍵是分析實驗裝置，了解每一步的作用．