Question

某鐵礦石的主要成分是Fe₂O₃，是冶煉金屬鐵的原料．某興趣小組想測(cè)定該鐵礦石中鐵的含量，利用氫氣來還原Fe₂O₃，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案（注：鐵礦石中的雜質(zhì)在高溫下不分解，也不參加反應(yīng)）．

（1）如果用鋅粒與濃鹽酸來制取氫氣，可以選擇圖（一）

 

（填序號(hào)）發(fā)生裝置；裝置②的主要儀器有分液漏斗、帶導(dǎo)管的雙孔膠塞和

 

（填儀器名稱）．
（2）制得的氫氣常含有少量水蒸氣和HCl氣體，若要得到干燥、純凈的氫氣，需要通過④和⑤裝置，則裝置按導(dǎo)管字母連接的順序是：發(fā)生裝置→

 

→

 

→

 

→

 

→收集裝置．

（3）若要檢驗(yàn)氫氣中的雜質(zhì)HCl，可把

 

裝置．中的試劑換成

 

，實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是試劑變成了紅色．
（4）圖（一）中的③裝置是一個(gè)用排空氣法收集氫氣的裝置，由集氣瓶和導(dǎo)管組成，請(qǐng)你在方框內(nèi)畫出該裝置．
（5）圖（二）是氫氣與鐵礦石樣品反應(yīng)的裝置，在加熱反應(yīng)之前要先通入一段時(shí)間的氫氣，原因是

 

；而在反應(yīng)結(jié)束時(shí)先要停止加熱，一段時(shí)間后再停止通入氫氣，原因是

 

．

（6）已知參加反應(yīng)的鐵礦石樣品的質(zhì)量為m₁g，完全反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量為m₂g，裝置⑦增加的質(zhì)量為m₃g，裝置⑧增加的質(zhì)量為m₄g．（假設(shè)每一步都進(jìn)行完全）若要計(jì)算鐵礦石樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下面可計(jì)算到結(jié)果的數(shù)據(jù)組合有

 

．（填字母）
Am₁g與m₂g      B、m₁g與m₃g      C、m₁g與m₄g      D、m₂g與m₄g．

Answer 1

分析：依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來確定發(fā)生裝置，依據(jù)生成的氣體的密度和水溶性來確定收集裝置．

解答：解：（1）制取氫氣用鋅粒和鹽酸反應(yīng)．故發(fā)生裝置選②，所用儀器為錐形瓶、分液漏斗、導(dǎo)管等．
（2）制取的氫氣中因含有水蒸氣和氯化氫氣體，所以我們先除去氯化氫氣體，再除去水蒸氣．
（3）檢驗(yàn)氫氣中的雜質(zhì)HCl時(shí)，我們用石蕊溶液來確定．所以我們可以把洗氣瓶內(nèi)的氫氧化鈉換成石蕊試液．
（4）得分點(diǎn)：瓶口的方向；導(dǎo)管的長度，應(yīng)為氫氣的密度比空氣小所以瓶口向下，導(dǎo)管深入到集氣瓶底部是為了能把集氣瓶內(nèi)的空氣更好的排凈．
（5）凡是可燃性氣體與氧氣混合都有可能發(fā)生爆炸所以要在加熱前趕走裝置內(nèi)的空氣，防止余熱的生成物鐵重新被空氣氧化，在加熱的情況下鐵會(huì)和空氣中的氧氣反應(yīng)，故繼續(xù)通氫氣使其冷卻．
（6）A中據(jù)m₂鐵的質(zhì)量再利用鐵在氧化鐵中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可求樣品中氧化鐵的質(zhì)量，再利用

氧化鐵的質(zhì)量

m1

×100%得到礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．B中則是依據(jù)裝置中水的質(zhì)量計(jì)算還原的到氧元素質(zhì)量計(jì)算氧化鐵的質(zhì)量，其計(jì)算方法與A的計(jì)算方法基本相同．
故答案為：
（1）②、錐形瓶
（2）cdba
（3）⑤；石蕊試液
（4）見右圖．
（5）趕走裝置內(nèi)的空氣，防止加熱爆炸
（6）AB．

點(diǎn)評(píng)：此題考查知識(shí)點(diǎn)較多，既有氫氣制取也有相關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)，更有氣體除雜及雜質(zhì)氣體的驗(yàn)證．