Question

某化學(xué)興趣小組在研究煉鐵原理時，按如圖所示的裝置進行了CO還原Fe₂O₃的實驗．（酒精燈上加網(wǎng)罩是為了提高酒精燈火焰的溫度）
（1）CO還原Fe₂O₃的化學(xué)方程式為：

 

（2）圖A中設(shè)計第二個酒精燈的目的是

 

．實驗時，應(yīng)先點燃第

 

個酒精燈．
（3）裝置B與裝置A相比，他的優(yōu)點是

 

．
（4）該小組同學(xué)欲檢驗CO還原Fe₂O₃生成了單質(zhì)鐵（不考慮有Fe₂O₃剩余），請你簡述他們可能設(shè)計的一種化學(xué)實驗方案（包括實驗操作、現(xiàn)象及結(jié)論）
（5）若進行上述反應(yīng)時，用的是生銹的鐵片樣品10g，完全反應(yīng)后經(jīng)測定B中石灰水溶液的質(zhì)量增3.3g，通過計算求出生銹的鐵片樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)．（請寫出計算過程）

Answer 1

考點：一氧化碳還原氧化鐵,書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）根據(jù)一氧化碳與氧化鐵在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)一氧化碳的毒性來分析；根據(jù)一氧化碳的可燃性來分析；
（3）根據(jù)節(jié)約能源解答；
（4）根據(jù)鐵的金屬活動性比氫強，能與稀鹽酸反應(yīng)，設(shè)計實驗方案；
（5）根據(jù)完全反應(yīng)后經(jīng)測定B中石灰水溶液的質(zhì)量增3.3g即為二氧化碳的質(zhì)量，利用一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)的方程式求出Fe₂O₃的質(zhì)量．

解答：解：
（1）一氧化碳與氧化鐵在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe．故填：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe；
（2）一氧化碳是有毒的氣體，排放到空氣中會污染空氣，可以采用點燃的方法除去，故填：尾氣處理，防止污染大氣；因為一氧化碳具有可燃性，能和氧氣混合在點燃的條件下會發(fā)生爆炸，所以實驗開始時應(yīng)先通一氧化碳再加熱，故先點第二個；
（3）裝置B與裝置A相比，他的優(yōu)點是充分利用資源，可以節(jié)約能源，防止污染大氣；
（4）鐵的金屬活動性比氫強，能與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，可用小試管取待測樣品少量，加入適量的稀鹽酸，觀察到有氣泡產(chǎn)生，溶液變?yōu)闇\綠色，說明生成的固體是鐵．
（5）設(shè)10g樣品中氧化鐵的質(zhì)量為x
3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂
    160              132
     x                3.3g

160

x

=

132

3.3g

x=4g
故樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為：

4g

10g

×100%=40%
答案：
（1）3CO+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe
（2）尾氣處理，防止污染大氣   二
（3）節(jié)約能源，防止污染大氣
（4）實驗操作：用小試管取待測樣品少量，加入適量的稀鹽酸
實驗現(xiàn)象：有氣泡產(chǎn)生，溶液變?yōu)闇\綠色
實驗結(jié)論：一氧化碳還原氧化鐵生成的固體是鐵
（5）生銹的鐵片樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)40%

點評：本題通過一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)反應(yīng)讓同學(xué)們了解煉鐵的原理，通過對反應(yīng)前后物質(zhì)的變化來判斷現(xiàn)象以及對最后的環(huán)境污染物進行處理，是同學(xué)們應(yīng)掌握的基本技能．注意：用CO、H₂還原氧化銅時應(yīng)注意操作的先后順序：應(yīng)先通氣體，以便把裝置中的空氣趕凈，然后再給試管加熱．