Question

19．2011年是國(guó)際化學(xué)年（IYC2011），其宗旨是“增進(jìn)公眾對(duì)化學(xué)重要性的認(rèn)識(shí)，鼓勵(lì)青年人熱愛化學(xué)，學(xué)習(xí)和研究化學(xué)”．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)，對(duì)課本中一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)作了綠色化改進(jìn)后制取單質(zhì)鐵（K₁，K₂是活塞）：
（1）關(guān)閉K₁、開啟K₂，可以驗(yàn)證CO還原Fe₂O₃的產(chǎn)物．
①這是關(guān)于氣體的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前必須對(duì)裝置進(jìn)行裝置的氣密性檢查；
②CO還原Fe₂O₃的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
③在f處點(diǎn)燃?xì)怏w的目的是點(diǎn)燃多余的一氧化碳，避免污染空氣
（2）關(guān)閉K₂，開啟K₁，可以將e口出來(lái)的氣體再?gòu)腶通入裝置而循環(huán)使用．
①d瓶中應(yīng)裝D（填序號(hào)）．
A．澄清石灰水    B．水    C．石蕊溶液    D．濃硫酸
②該實(shí)驗(yàn)這樣改進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是減少碳的排放，提高原料利用率
（3）小剛用不純的氧化鐵粉末樣品（雜質(zhì)為鐵粉），通過(guò)該實(shí)驗(yàn)測(cè)定樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
小剛稱取10g樣品，利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：（物質(zhì)完全反應(yīng)）
 

編號(hào)	稱量物	反應(yīng)前	反應(yīng)后
一	硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量	76.2g	73.8g
二	C裝置總質(zhì)量	153.7g	160.3g

①由如表數(shù)據(jù)可分析出，反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是氧元素的質(zhì)量．
②請(qǐng)依據(jù)c裝置總質(zhì)量變化的數(shù)據(jù)，計(jì)算出樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過(guò)程）．
解：設(shè)樣品中氧化鐵的質(zhì)量為x反應(yīng)后生成二氧化碳的質(zhì)量為：160.3g-153.7g=6.6g
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160 132
x 6.6g
則$\frac{160}{132}=\frac{x}{6.6g}$，解得x=8g．
樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{8g}{10g}$×100%=80%．．

Answer 1

分析 （1）②根據(jù)反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物寫出化學(xué)反應(yīng)式；
③從環(huán)保角度出發(fā)，進(jìn)行尾氣處理；
（2）①根據(jù)d裝置的作用分析d瓶中應(yīng)裝入的試劑；
②根據(jù)改進(jìn)后原料循環(huán)利用、環(huán)保角度進(jìn)行分析；
（3）①根據(jù)反應(yīng)前后玻璃管中物質(zhì)的種類進(jìn)行分析；
②C裝置前后增加的是二氧化碳的質(zhì)量，可利用一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量求出氧化鐵的質(zhì)量，再根據(jù)$\frac{氧化鐵的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%求出樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）②在高溫條件下，CO還原Fe₂O₃生成了鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
③CO有毒，過(guò)量的CO排放到空氣中，會(huì)污染空氣．所以，在f處點(diǎn)燃?xì)怏w的目的是：點(diǎn)燃多余的一氧化碳，避免污染空氣；
（2）①此實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)有水蒸氣產(chǎn)生，如混有水蒸氣，可能會(huì)使硬質(zhì)試管炸裂，所以要在d瓶中盛放濃硫酸來(lái)吸收水分；
②過(guò)量的CO從d出排出，進(jìn)入a循環(huán)利用，可以減少碳的排放，提高原料利用率；
（3）①反應(yīng)前玻璃管中的物質(zhì)是氧化鐵和鐵粉，反應(yīng)后玻璃管中的物質(zhì)是鐵粉，可知玻璃管中的物質(zhì)前后減少的質(zhì)量是氧元素的質(zhì)量；
②設(shè)樣品中氧化鐵的質(zhì)量為x，反應(yīng)后生成二氧化碳的質(zhì)量為：160.3g-153.7g=6.6g
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
    160           132
     x            6.6g
則$\frac{160}{132}=\frac{x}{6.6g}$，解得x=8g．
樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{8g}{10g}$×100%=80%
故答案為：
（1）②3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；③點(diǎn)燃多余的一氧化碳，避免污染空氣；
（2）①D；②減少碳的排放，提高原料利用率；
（3）①氧元素；②80%．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的形式考查一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)等知識(shí)，要求同學(xué)們根據(jù)相關(guān)知識(shí)分析解答，具有良好的實(shí)驗(yàn)分析、評(píng)價(jià)能力．