工业铁红的主要成分是Fe2O3,还含有少量的FeO、Fe3O4。为了测定铁红中铁元素的质量分数,兴趣小组的同学进行了如下实验,请你参与过程分析。
[资料1]碱石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳;浓硫酸可以吸收水蒸气;
[资料2]实验室常用氢氧化钠溶液来除去CO2反应生成碳酸钠和水;用澄清的石灰水
来检验CO2气体;
[资料3]草酸晶体(H2C2O4·3H2O)在浓H2SO4作用下受热分解,化学方程式为:
H2C2O4·3H2OCO2↑+ CO↑+ 4H2O
(1)下列可用作草酸分解制取气体的装置是 (填字母编号)。
【问题讨论】用下图所示装置进行实验:
A B C D E F
(2)实验前应先 。
(3)进入D中的气体是纯净、干燥的CO,则A、C中的试剂依次是 、 (填字母编号)。
a.浓硫酸 b.澄清的石灰水 c.氢氧化钠溶液
(4)写出A装置中发生的化学反应方程式 。
(5)B装置的作用是 。
(6)对D装置加热前和停止加热后,都要通入过量的CO,其作用分别是:
①加热前 。 ②停止加热后 。
(7)写出D装置中所发生反应的一个化学方程式 。
【数据分析与计算】
[资料4]铁的常见氧化物中铁的质量分数:
铁的氧化物 |
FeO |
Fe2O3 |
Fe3O4 |
铁的质量分数 |
77.8% |
70.0% |
72.4% |
(8)称取铁红样品10.0 g,用上述装置进行实验,测定铁红中铁的质量分数。
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g,则 < m < 。
② 实验前后称得E装置增重6.6g,则此铁红中铁的质量分数是 。
【实验评价】
反思1:本实验中如果缺少C装置(不考虑其它因素),则测得样品中铁的质量分数会 (填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
反思2:请指出【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷 。
某白色粉末为碳酸钠和碳酸钙的混合物。取20.6g该样品,放入盛有200g稀盐酸的烧杯中,充分反应后固体完全消失,烧杯内所得溶液的质量为211.8g,并且测得该溶液pH为7。
计算:(1)稀盐酸的溶质质量分数。
(2)把所得溶液蒸干,得到固体22.8g(不考虑损耗),请计算该固体中氯元素的质量分数。
“节能减排”是保护环境的有效措施。已知二氧化碳和氢气在催化剂及加热条件下可转化为水和甲烷CO2 + 4H2=CH4 + 2H2O。计算若66 g二氧化碳发生转化,得到甲烷的质量是多少。
碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的固体混合物,是实验室常用的干燥剂。相关信息如下图所示。同学们为确认一瓶久置的“碱石灰”(可能已部分变质或全部变质)样品的成分,进行如下探究。
[提出问题]实验室中久置的碱石灰样品的成分是什么?
[进行猜想] 久置的碱石灰样品中可能含有CaO、NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2、CaCO3等成分。用化学方程式表示样品中含有Ca(OH)2或Na2CO3可能含有的原因 (写一个)
[探究过程]
试回答下列问题:
(1)操作①的名称是,溶液C中一定含离子。
(2)溶液A中加入CaCl2溶液后产生固体,说明样品中一定含有,反应的方程式为。
(3)向溶液A中加入CaCl2溶液后,证明CaCl2溶液过量的方法是。
[实验结论]
依据上述实验操作过程及现象,综合对滤液和固体成分的探究,下列对样品成分的分析正确的是(填序号)
①样品中一定含NaOH②样品中一定含Na2CO3③样品中含NaOH、CaO中的一种或两种
[拓展延伸]
为测定实验室中一瓶变质的烧碱中NaOH的含量,某同学取适量的烧碱样品,溶于一定量的水得到200g溶液;再加入200g稀硫酸(足量)充分搅拌到不再放出气泡为止,称量溶液为395.6g。请分析计算:
(1)反应产生的CO2的质量为g。
(2)若所取烧碱样品为50.0g,则样品中NaOH的质量分数是多少?(写出计算过程)
(3)用同浓度的硫酸,分别与未变质、部分变质、或全部变质(杂质都是Na2CO3)的烧碱样品反应,需要硫酸的质量都相等。从钠元素质量守恒的角度解释其原因是:。
碳酸钠和碳酸氢钠的固体混合物充分加热至恒重,其质量变化如下图所示。另取相同质量的该混合物溶于水得到106.6 g溶液,向该溶液中加入100 g 7.3% 的稀盐酸,恰好完全反应。(已知:2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,碳酸钠受热不易分解。)
计算:(1)混合物与盐酸反应生成二氧化碳的质量。(2)所得溶液中溶质的质量分数。
工业利用叠氮酸钠(NaN3)和硝酸钠反应制备纯净的氧化钠,反应的化学方程式是5NaN3+NaNO3=3Na2O+8N2↑。
计算:生产186吨氧化钠理论上需要硝酸钠的质量。