某兴趣小组为探究“氧化铁和铜粉”混合物中铜的质量分数,称取一定质量的混合物,按照下图1实验装置进行实验:
Ⅰ定性分析
(1)实验时要“先通一氧化碳气体,后加热”的目的是______.
(2)装置A中发生反应的方程式为______.
(3)实验装置B中的现象是______,发生反应的化学方程式为______.
(4)该装置的设计有一明显不当之处,你的改进方案是______.
Ⅱ定量分析
该兴趣小组按照科学的方案完成实验后,对通入足量CO充分反应后的管内固体X进行如图2后续实验探究:
回答下列问题:
(5)写出固体X与稀盐酸反应的方程式______.
(6)根据以上实验流程,计算原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数.
(1)一氧化碳具有可燃性,点燃时会可能发生爆炸,实验时要“先通一氧化碳气体,后加热”目的是排尽玻璃管内的空气,防止加热时发生爆炸;
(2)一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2 高温 .
(3)实验装置B中二氧化碳通入石灰水中,现象是 澄清石灰水变浑浊;发生反应的化学方程式CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H20
(4)一氧化碳有剧毒,不能直接排放到空气中,故需将尾气点燃或用气球收集起来.
定量分析:(5)反应后管内固体是铁和铜的混合物,加入过量盐酸后,铁与盐酸反应产生氢气,化学方程式为Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
(6)根据氢气的质量可求出铁的质量,根据铁元素的质量可求出氧化铁的质量.反应后溶液中的溶质是铁与盐酸反应生成的氯化亚铁和剩余的盐酸,固体C是铜,表面残留着盐酸,故可取最后的洗涤液滴加紫色石蕊试液,看是否变红确定是否洗涤干净.
故答案为:(1)排尽玻璃管内的空气,防止加热时发生爆炸
(2)3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2 高温 .
(3)石灰水变浑浊CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H20
(4)将尾气点燃或用气球收集
定量分析:(5)Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
(6)设铁的质量为x,
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56 2
x 0.4g
=56 x 2 0.4g
x=11.2g
所以氧化铁的质量为
=16g,所以原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数为11.2g×160 112
×100%=20%4g 4g+16g