Question

某興趣小組利用如圖裝置探究溫度對CO還原Fe₂O₃的影響（固定裝置略）．

（1）F裝置內溶液變渾濁的化學反應方程式為

 

；A裝置內發(fā)生的反應屬于

 

反應（選填放熱或吸熱）．
（2）裝置B的作用是

 

．處理尾氣的方法為

 

．
（3）將該小組分為兩組，各取48g氧化鐵粉末按如圖裝置進行對比實驗．甲組用酒精燈（火焰溫度500℃～700℃）、乙組用酒精噴燈（火焰溫度800℃～1000℃）分別對裝置D充分加熱，紅色粉末均變?yōu)楹谏�粉末．兩組分別用固體產物進行實驗，記錄如下．

操作步驟	甲組現象	乙組現象
1．稱量反應后粉末質量（g）	44.2	33.6
2．取黑色粉末用磁鐵吸引	部分能被磁鐵吸引	全部能被磁鐵吸引
3．取黑色粉末加入足量稀鹽酸，震蕩	部分溶解，無氣泡	全部溶解，有氣泡

為解釋這個現象，小組成員查閱到下列資料：
Ⅰ．已知鐵的氧化物有FeO、Fe₃O₄、Fe₂O₃，在一定條件下，均能失去或逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵．
Ⅱ．Fe₃O₄是一種鐵氧體磁性物質，不溶于水和酸．
Ⅲ．氧化鐵和一氧化碳進行熱反應分析的相關數據圖．

【分析與結論】
①乙組的固體產物是

 

，產生氣泡的化學方程式為

 

．
②小軍根據實驗現象推測甲組的固體產物可能是

 

．小華通過計算也證明了小軍的觀點．試通過計算說明他的推測依據．

 

【反思與交流】
考慮到二氧化碳氣體通入的不持續(xù)性，裝置E的作用是

 

．從實驗安全的角度考慮，上圖裝置還要采取的改進措施是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質變化的條件和影響物質變化的因素,常見氣體的檢驗與除雜方法,一氧化碳還原氧化鐵,物質發(fā)生化學變化時的能量變化,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：（1）根據二氧化碳能與氫氧化鈣反應，寫出反應的方程式；在A裝置內，根據在高溫條件下碳與二氧化碳的反應，分析能量的變化．
（2）根據氫氧化鈉能與二氧化碳反應，分析裝置B的作用；根據一氧化碳的可燃性分析處理尾氣的方法．
（3）【分析與結論】
①根據鐵能被磁鐵吸附，能與鹽酸反應的性質分析回答；
②根據甲組生成物與酸反應的現象分析成分，根據化學式計算，驗證分析推斷；
【反思與交流】根據E中的液體會倒吸進入D裝置分析E裝置的作用；根據B裝置中的液體會倒吸進入A裝置分析實驗裝置的不安全性．

解答：解：（1）由裝置可知，在F裝置內，二氧化碳與氫氧化鈣反應生成了碳酸鈣沉淀和水，所以溶液變渾濁的化學反應方程式為：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；在A裝置內，在高溫條件下碳與二氧化碳的反應生成了一氧化碳，此反應屬于吸熱反應．
（2）由于氫氧化鈉能與二氧化碳反應，所以，裝置B的作用是：除去一氧化碳中的二氧化碳；由于一氧化碳具有可燃性，處理尾氣的方法為：在尖嘴口處放置燃著的酒精燈．
（3）【分析與結論】
①在乙中，黑色粉末全部能被磁鐵吸引，能全部與鹽酸反應有氣泡可知，乙組的固體產物是Fe，產生氣泡的化學方程式為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
②在甲組中，生成物部分能被磁鐵吸引，與酸反應部分溶解，無氣泡，說明了沒有鐵，成分為：氧化亞鐵和四氧化三鐵．由化學式的意義可知：假設48g Fe₂O₃全部還原成Fe₃O₄得到的質量為：48g×

2×232

3×160

=46.4g，
假設全部還原為FeO的得到質量為：48g×

2×72

160

=43.2g．因為46.4g＞44.2g＞43.2g，由此可推測出，最后得到的是FeO 和Fe₃O₄ 的混合物．
【反思與交流】由于E中的液體會倒吸進入D裝置，所以，E裝置的作用是：防止F中的液體倒吸入D裝置；由于B裝置中的液體會倒吸進入A裝置，所以，從實驗安全的角度考慮，上圖裝置還要采取的改進措施是：在裝置AB間再增加一個E裝置．
故答為：（1）Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，吸熱；（2）除去一氧化碳中的二氧化碳    在尖嘴口處放置燃著的酒精燈；（3）【分析與結論】①Fe，Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；②FeO 和Fe₃O₄；假設48g Fe₂O₃全部還原成Fe₃O₄得到的質量為  48g×

2×232

3×160

=46.4g，假設全部還原為FeO的得到質量為48g×

2×72

160

=43.2g，因為46.4g＞44.2g＞43.2g，由此可推測出，最后得到的是FeO 和Fe₃O₄ 的混合物．
【反思與交流】防止F中的液體倒吸入D裝置；在裝置AB間再增加一個E裝置．

點評：本題考查一氧化碳還原鐵的氧化物的步驟、現象、化學反應式的書寫，以及用不同的方法驗證鐵的存在，涉及的內容比較多，難度較大，需要同學們具有比較全面的化學知識才能完成本題．