Question

某同學為測定12g含雜質的氧化鐵樣品中氧化鐵的質量分數，利用稀硫酸和鋅粒制取氫氣，設計了下圖所示的裝置，進行有關的實驗探究（提示：3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O雜質不參加反應，假定每步均完全反應或吸收）．請回答有關問題：
得到如下數據：

裝置	B	C
反應前質量	86.3g	284.2g
反應后質量	83.9g	286.9g

（1）請計算樣品中氧化鐵的質量分數．（寫出計算步驟，計算結果精確到0．l%）
（2）該實驗還可測定組成水的各元素之間的質量關系，請用表中實驗數據列式表示出水中氫、氧元素的質量比為______（不用化簡）；若玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，則求得水中氫、氧元素的質量比會______（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）C裝置為濃硫酸，吸收反應生成的水，故C裝置增加的重量就是生成的水的質量，然后根據化學方程式，根據水的質量求出氧化鐵的質量，然后計算出氧化鐵的質量分數．
（2）根據B裝置中減少的質量為氧元素的質量，又根據C裝置中增加的質量為水的質量，水由氫元素和氧元素組成，故水的質量減去氧元素的質量就是氫元素的質量，故而可求出氫氧元素的質量比．物質的組成是一定的，水中氫氧元素的質量比是一定的，故即使玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，水中氫氧元素的質量比是不變的．
解答：解：（1）生成水的質量為286.9g-284.2g=2.7g
設樣品中氧化鐵的質量為X
3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O
     160           3×18
      x             2.7g

x=8g
樣品中氧化鐵的質量分數為：×100%≈66.7%
答：樣品中氧化鐵的質量分數為66.7%
（2）根據B裝置中減少的質量為氧元素的質量，即86.3g-83.9g，又根據C裝置中增加的質量為水的質量，水由氫元素和氧元素組成，故水的質量減去氧元素的質量就是氫元素的質量，即（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g），故氫元素和氧元素的質量比為：【（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g）】：（86.3g-83.9g）；
因為物質的組成是一定的，水中氫氧元素的質量比是一定的，故即使玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，水中氫氧元素的質量比是不變的．
故答案為：（1）樣品中氧化鐵的質量分數為66.7%．
（2）【（286.9g-284.2g）-（86.3g-83.9g）】：（86.3g-83.9g）；不變；
點評：根據所給的實驗數據分析，B裝置減少的質量是氧元素的質量，C裝置增加的質量是反應生成的水的質量，這是解決本題的關鍵．