Question

16．煤、石油和天然氣等化石燃料是目前人類使用的主要燃料，也是重要的化工原料．
（1）化石燃料屬于不可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源．工業(yè)上煤燃燒前進行粉碎的目的是增加燃料與氧氣的接觸面積，使燃料充分燃燒．
（2）煤隔絕空氣加強熱得到的焦炭，是冶鐵的重要原料．為了測定某赤鐵礦中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計了三種實驗方案（假設(shè)該赤鐵礦中的雜質(zhì)既不溶于水，也不參加化學(xué)反應(yīng)）．
方案I  取8.00g赤鐵礦粉，加入足量稀硫酸，完全反應(yīng)后過濾，得到1.60g濾渣．則赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為80%．
方案Ⅱ如圖1所示，取8.00g赤鐵礦粉與過量的焦炭粉混合后  加強熱．完全反應(yīng)后測得氫氧化鈉溶液反應(yīng)前后質(zhì)量增加了1.32g．假設(shè)產(chǎn)生的二氧化碳被氫氧化鈉溶液完全吸收，根據(jù)所學(xué)反應(yīng)3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑計算，赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為40%．（寫出解題過程 ）

【實驗反思】若考慮方案Ⅱ中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)原有的空氣對實驗結(jié)果的影響，則會導(dǎo)致測出的氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
【實驗分析】方案I測出的氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)明顯大于方案Ⅱ測出的結(jié)果，可能的原因是方案Ⅱ中，高溫條件下，反應(yīng)生成的二氧化碳和過量的碳反應(yīng)生成了一氧化碳，導(dǎo)致氫氧化鈉吸收的二氧化碳減少，從而導(dǎo)致計算出的氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)偏小（寫出一種即可）．
方案Ⅲ如圖2所示，取8.00g赤鐵礦粉與一氧化碳反應(yīng)，實驗數(shù)據(jù)記錄如下（假設(shè)反應(yīng)完全進行）．

	實驗前	實驗后
（赤鐵礦粉+玻璃管）的質(zhì)量/g	51.60	49.68
（NaOH溶液+廣口瓶）的質(zhì)量/g	158.12	162.97

①A裝置中玻璃管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是紅棕色固體逐漸變成黑色固體．
②此方案中CO還原氧化鐵生成CO₂的質(zhì)量為5.28g．
③此實驗方案能（填“能”、“否”）準確地測量此赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）化石燃料包括石油、煤和天然氣，都屬于不可再生能源；
增大氧氣的濃度，增大可燃物與氧氣的接觸面積，都能夠促進可燃物燃燒；
（2）根據(jù)濾渣質(zhì)量可以計算氧化鐵的質(zhì)量，從而可以計算赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)；
根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可以計算氧化鐵的質(zhì)量，進一步可以計算赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)；
硬質(zhì)玻璃管內(nèi)原有的空氣中的二氧化碳能和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
氧化鐵在高溫條件下能和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
根據(jù)玻璃管中反應(yīng)前后的質(zhì)量差可以計算氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）化石燃料屬于不可再生能源；
工業(yè)上煤燃燒前進行粉碎的目的是增加燃料與氧氣的接觸面積，使燃料充分燃燒．
故填：不可再生；增加燃料與氧氣的接觸面積，使燃料充分燃燒．
（2）方案I：赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{8.00g-1.60g}{8.00g}$×100%=80%．
故填：80%．
方案Ⅱ：設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為x，
完全反應(yīng)后測得氫氧化鈉溶液反應(yīng)前后質(zhì)量增加了1.32g，說明反應(yīng)生成了1.32g二氧化碳，
3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑，
    320            132
     x             1.32g
$\frac{320}{x}$=$\frac{132}{1.32g}$，
x=3.20g，
赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{3.20g}{8.00g}$×100%=40%，
故填：40%．
【實驗反思】
若考慮方案Ⅱ中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)原有的空氣對實驗結(jié)果的影響，玻璃管內(nèi)原有的空氣中的二氧化碳能和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，則會導(dǎo)致計算的二氧化碳質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致測出的氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)偏大．
故填：偏大．
【實驗分析】
方案Ⅱ中，高溫條件下，反應(yīng)生成的二氧化碳和過量的碳反應(yīng)生成了一氧化碳，導(dǎo)致氫氧化鈉吸收的二氧化碳減少，從而導(dǎo)致計算出的氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)偏�。�
故填：方案Ⅱ中，高溫條件下，反應(yīng)生成的二氧化碳和過量的碳反應(yīng)生成了一氧化碳，導(dǎo)致氫氧化鈉吸收的二氧化碳減少，從而導(dǎo)致計算出的氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)偏�。�
①A裝置中玻璃管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是紅棕色固體逐漸變成黑色固體．
故填：紅棕色固體逐漸變成黑色固體．
②由于產(chǎn)生的CO₂并沒有全部被NaOH溶液吸收，因此不能通過NaOH溶液+廣口瓶增重的質(zhì)量進行計算，計算方法為，設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量為x，：
CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂↑△m
                  132    160-112
                  y     （51.60-49.68）g 
$\frac{132}{y}=\frac{160-112}{（51.60-49.68）g}$    y=5.28g
故填：5.28．
③反應(yīng)前后玻璃管中的質(zhì)量差即為氧化鐵中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)氧元素的質(zhì)量可以計算氧化鐵的質(zhì)量，根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量和樣品質(zhì)量可以計算氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，因此此實驗方案能準確地測量此赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．
故填：能．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．