Question

3．鋼鐵的冶煉是我國古代的化學(xué)工藝，請你參與到以下煉鐵的實(shí)驗(yàn)中探究（一）煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)，某同學(xué)利用該原理設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置見圖，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析并回答：
（1）給玻璃管加熱的儀器叫酒精噴燈，要用其外焰（填“外焰”、“內(nèi)焰”或“焰心”）進(jìn)行加熱．
（2）寫出CO還原Fe₂O₃的化學(xué)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（3）實(shí)驗(yàn)前“通入CO”與“開始加熱”的順序是先通入CO再開始加熱；
（4）實(shí)驗(yàn)要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈，其作用是防止一氧化碳污染環(huán)境．
（5）實(shí)驗(yàn)室里，用如圖所示裝置還原氧化鐵的過程中，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵或鐵等固體物質(zhì)．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法錯(cuò)誤的是C．
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)有二氧化碳生成
B．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，玻璃管中紅棕色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵
C．反應(yīng)后，玻璃管中的固體物質(zhì)的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了，證明一定有鐵生成
（6）用該方法煉出的鐵是否是生鐵？不是．
探究（二）
（7）小明另取鐵樣品（雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)）10克，加100克稀鹽酸后，恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)后得混合物109.8克，求①樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)②稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）酒精燈火焰中，外焰溫度最高；
（2）高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
（3）一氧化碳具有可燃性，與空氣或氧氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火會發(fā)生爆炸；
（4）一氧化碳燃燒生成二氧化碳；
（5）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
除鐵粉以外，四氧化三鐵、氧化亞鐵也是黑色的；
（6）生鐵的主要成分是鐵，還含有碳等物質(zhì)；
（7）鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算．

解答 解：（1）由于酒精噴燈的外焰的溫度最高，加熱時(shí)要用外焰進(jìn)行加熱．
故填：外焰．
（2）一氧化碳還原氧化鐵（Fe₂O₃），主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）由于玻璃管內(nèi)有空氣，通入一氧化碳高溫時(shí)易發(fā)生爆炸，所以實(shí)驗(yàn)前先通入CO，排凈玻璃管中的空氣再開始加熱．
故填：先通入CO再開始加熱．
（4）為了防止一氧化碳對大氣的污染，所以，實(shí)驗(yàn)時(shí)要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈除去反應(yīng)剩余的CO．
故填：防止一氧化碳污染環(huán)境．
（5）A、試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)有二氧化碳生成，該選項(xiàng)說法正確；
B、因此反應(yīng)也可能生成四氧化三鐵或氧化亞鐵，它們也是黑色的，所以玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵，該選項(xiàng)說法正確；
C、由題意可知，此反應(yīng)中的生成物可能有鐵粉和四氧化三鐵、氧化亞鐵，所以玻璃管中的固體物質(zhì)的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了，證明一定有鐵生成的說法是錯(cuò)誤的，該選項(xiàng)說法不正確．
故選：C．
（6）用該方法煉出的鐵不是生鐵，因?yàn)樯�鐵是含有碳元素的混合物，而該方法得到的是鐵單質(zhì)．
故填：不是．
（7）設(shè)鐵的質(zhì)量為x，氯化氫質(zhì)量為y，
反應(yīng)前后的質(zhì)量差即為反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量，因此生成氫氣的質(zhì)量為：10g+100g-109.8g=0.2g，
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，
56  73         2 
x   y        0.2g
$\frac{56}{x}$=$\frac{73}{y}$=$\frac{2}{0.2g}$，
x=5.6g，y=7.3g，
樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{5.6g}{10g}$×100%=56%，
稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{7.3g}{100g}$×100%=7.3%，
答：樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%，稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.3%．

點(diǎn)評 本題主要考查一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)和污染，屬基礎(chǔ)性知識考查題．