Question

現有一種不純的氧化鐵粉末樣品（雜質為鐵粉），小剛和小強通過實驗測定樣品中氧化鐵的質量分數．請你回答相關問題：
（1）小剛稱取10g樣品，利用下圖所示裝置進行實驗，相關實驗數據見下表：（玻璃管內的物質完全反應）

編號	稱量物	反應前	反應后
一	硬質玻璃管及所盛固體總質量	76.2g	73.8g
二	B裝置總質量	153.7g	160.3g

①由上表的數據可分析出，反應后硬質玻璃管及所盛固體總質量減少的是______的質量．
②請根據B裝置總質量變化的數據，計算出樣品中氧化鐵的質量分數（寫出計算過程）．
解：設樣品中氧化鐵的質量為x．
（2）為達到同樣的實驗目的，小強設計的方案為：將一定質量的樣品于過量的稀鹽酸反應，準確稱量反應前、后固體和液體物質的總質量，據此可求出氧化鐵的質量分數．
請你分別對小剛和小強設計的實驗方案進行評價（各寫出一條即可）：______．
（3）如果小強還想計算出所用稀鹽酸的溶質質量分數，請簡要說明對其方案的改進方法及原因：______；
______．

Answer 1

解：（1）①反應前玻璃管中的物質是氧化鐵和鐵粉，反應后玻璃管中的物質是鐵粉，可知玻璃管中的物質前后減少的質量是氧元素的質量．故答案為：氧元素
②反應后生成二氧化碳的質量為：160.3g-153.7g=6.6g
設樣品中氧化鐵的質量為x
3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂
160 132
x 6.6g
x=8g
樣品中氧化鐵的質量分數為×100%=80%
答：樣品中氧化鐵的質量分數為80%．
（2）小剛：若用玻璃管質量變化值計算氧化鐵質量，數據準確；使用一氧化碳，具有一定危險性
小強：不需要加熱，操作簡便；不易控制鹽酸是否完全反應
（3）應改為向一定質量的樣品中加入稀鹽酸至恰好完全反應，測量所用稀鹽酸的質量．
小強設計的方案中所加的稀鹽酸是過量的，而要求稀鹽酸中溶質的質量分數必須要知道稀鹽酸中溶質的質量和所用稀鹽酸的質量．
分析：（1）①根據反應前后玻璃管中物質的種類進行分析．
②B裝置前后增加的是二氧化碳的質量，可利用一氧化碳和氧化鐵反應的化學方程式，根據二氧化碳的質量求出氧化鐵的質量，再根據×100%求出樣品中氧化鐵的質量分數．
（2）從操作是否簡單、實驗結果是否準確、實驗是否容易控制、是否會造成污染等角度進行分析．
（3）要求稀鹽酸中溶質的質量分數，必須要知道參加反應的稀鹽酸中溶質的質量和恰好完全反應時所用的稀鹽酸的質量．溶質的質量可根據氫氣的質量和氧化鐵的質量計算出來，而恰好完全反應時所用的稀鹽酸的質量并不知道，小強設計的方案中所用的鹽酸是過量的，所以應加鹽酸至恰好完全反應．
點評：本道題是一道實驗與計算相結合的綜合題，既要根據實驗測量數據進行計算，還要設計實驗測量出稀鹽酸中溶質的質量分數，是一道考查學生用所學知道解決實際生活問題能力的題．