7. 为了测定实验室某生锈铁片中铁元素的质量分数,两位同学分别设计了下列甲、乙两个实验方案。

方案甲: 称得生锈铁片的质量为 $m_1\ \mathrm{g}$, 按如图1所示装置进行实验,完全反应后,测得室温下产生氢气的体积为 $V_1\ \mathrm{L}$, 查得其密度为 $\rho_1\ \mathrm{g/L}$。
方案乙: 称得生锈铁片的质量为 $m_2\ \mathrm{g}$, 先按图2装置进行实验。当生锈铁片完全变成光亮的银白色时,停止加热,继续通入CO至室温。取出铁片,按图1装置继续进行实验。完全反应后,测得室温下产生氢气的体积为$V_2\ \mathrm{L}$, 查得其密度为 $\rho_2\ \mathrm{g/L}$。
(1) 称量时应将铁片放在托盘天平的(填“左”或“右”)盘;两位同学使用托盘天平,分别称得铁片质量为 2.12 g、2.1 g,其中不合理的数据是。
(2) 评价交流:上述两个方案中,可行的是(填“甲”或“乙”);分析不可行的方案,其缺陷是。
(3) 设计实验:方案乙中,同学们设计了如下所示实验报告,请帮助完成。

(4) 提出问题:图2装置是否有可改进之处?请简要叙述具体改进意见或在图2中画出简易装置示意图:。
(5) 结论:生锈铁片中铁元素的质量分数是(用字母表示)。

7. (1) 左 2.12 g (2) 乙 不能测出生锈铁片中铁元素的质量 (3) ①防止装置E中的水倒吸 $\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
②$\ce{Fe + 2HCl\xlongequal{\;\;}FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$ (4) 将装置E中的水改成澄清石灰水或氢氧化钠溶液,并在装置E的导管口处点燃导出的气体,图略
(5) $\dfrac{2\ 800\rho_2 V_2}{m_2}\%$
提示:(2) 生锈铁片中含有铁、铁的化合物等物质,方案甲只能得出铁片中金属铁的质量,无法知道铁的化合物的质量,而题目要求测出生锈铁片中铁元素的质量分数,方案乙将铁锈的铁先还原出来,可以测出生锈铁片中铁元素的质量,故方案乙可行。(4) 二氧化碳是造成温室效应的主要气体,而一氧化碳有毒,排放到空气中会造成空气污染,因此必须对这两种气体进行处理。(5) 设生锈铁片中铁元素的质量为$x$。
$\ce{Fe + 2HCl\xlongequal{\;\;}FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
56 2
$x$ $\rho_2 V_2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{\rho_2 V_2\ \mathrm{g}}$
解得:$x=28\rho_2 V_2\ \mathrm{g}$。
则生锈铁片中铁元素的质量分数为$\dfrac{28\rho_2 V_2\ \mathrm{g}}{m_2\ \mathrm{g}}×100\%=\dfrac{2\ 800\rho_2 V_2}{m_2}\%$。