Question

20．某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)煉鐵的原理，并探究CO與Fe₂O₃反應(yīng)后的產(chǎn)物．所用裝置如圖所示．
（1）如果實(shí)驗(yàn)成功，請回答下列問題：
①實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象：紅色固體粉末變成黑色、澄清石灰水變渾濁．
②B裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．
③為保證安全和實(shí)驗(yàn)成功，該實(shí)驗(yàn)的操作步驟：badc．（填序號(hào)）
a．點(diǎn)燃A處酒精噴燈 b．通入CO氣體
c．停止通入CO氣體d．熄滅酒精噴燈．
④該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷，你認(rèn)為是沒有尾氣處理裝置．
（2）興趣小組用上圖裝置想計(jì)算12克赤鐵礦樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，他們收集了以下兩組數(shù)據(jù)（假設(shè)所有能發(fā)生的反應(yīng)都反應(yīng)完全，礦石中雜質(zhì)不參與化學(xué)反應(yīng)）：
數(shù)據(jù)A：玻璃管和固體樣品在反應(yīng)前后質(zhì)量變化了a g；
數(shù)據(jù)B：整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際通入玻璃管中的一氧化碳質(zhì)量為b g．
你認(rèn)為他們應(yīng)該選用了A（填“A”或“B”）組數(shù)據(jù)來計(jì)算赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，不選用另一組數(shù)據(jù)計(jì)算的原因CO要先通后撤，沒有全部參加反應(yīng)．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe₂O₃固體和相關(guān)裝置的質(zhì)量按上圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)固體全部變黑后，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻．將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生．實(shí)驗(yàn)測得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

	玻璃管中固體的質(zhì)量	裝置B試管及其中物質(zhì)的總質(zhì)量
反應(yīng)前	32g	300g
反應(yīng)后	28.8g	308g

（4）實(shí)驗(yàn)分析
查閱資料：a．鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解．
b．Fe₂O₃與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下：
Fe₂O₃$\stackrel{400℃-500℃}{→}$Fe₃O₄$\stackrel{500℃-600℃}{→}$FeO（黑色）$\stackrel{700℃-800℃}{→}$Fe
分析推斷：①裝置B試管中增加的質(zhì)量一定小于理論產(chǎn)生的CO₂質(zhì)量，可能原因是AB（填寫字母代號(hào)）．
A．未參加反應(yīng)的CO通過B時(shí)帶走了水蒸氣；
B．石灰水濃度小沒有將二氧化碳完全吸收；
C．石灰水吸收了空氣中的二氧化碳?xì)怏w．
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可確定反應(yīng)后的固體中一定不存在Fe（填“一定”或“一定不”或“可能”）．
理由：黑色固體中加入鹽酸后沒有氣泡生成．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)可靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出反應(yīng)后的固體的成分．
過程：m（Fe）=32×$\frac{112}{160}$=22.4g；m（O）=28.8-22.4=6.4g56x：16y=22.4：6.4，解得x：y=1：1
成分：FeO
此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂．

Answer 1

分析 根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、結(jié)合題干提供的數(shù)據(jù)、化學(xué)方程式進(jìn)行分析解答即可．

解答 解：（1）①一氧化碳還原氧化鐵能觀察到紅色固體粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁，故填：紅色固體粉末變成黑色；澄清石灰水變渾濁；
②氫氧化鈣能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，故填：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
③為保證安全和實(shí)驗(yàn)成功，實(shí)驗(yàn)的操作步驟為：通入CO氣體、點(diǎn)燃A處酒精噴燈、熄滅酒精噴燈、停止通入CO氣體，故填：badc；
④一氧化碳是有毒的氣體，而鈣裝置沒有進(jìn)行尾氣處理，故填：沒有尾氣處理裝置；
（2）由于一氧化碳還原氧化鐵在實(shí)驗(yàn)前需要先通入一氧化碳，實(shí)驗(yàn)結(jié)束還需要通入一氧化碳，故選擇A組數(shù)據(jù)計(jì)算，故填：A；CO要先通后撤，沒有全部參加反應(yīng)；
（4）①裝置B試管中增加的質(zhì)量一定小于理論產(chǎn)生的CO₂質(zhì)量，可能是因?yàn)槲磪⒓臃磻?yīng)的CO通過B時(shí)帶走了水蒸氣、石灰水濃度小沒有將二氧化碳完全吸收；故填：AB；
②加鹽酸沒有氣體產(chǎn)生，故一定不含有鐵，故填：一定不；黑色固體中加入鹽酸后沒有氣泡生成；
（5）m（Fe）=32×$\frac{112}{160}$=22.4g；
m（O）=28.8-22.4=6.4g
56x：16y=22.4：6.4，解得x：y=1：1，所以成分是FeO；
此反應(yīng)是氧化鐵與一氧化碳高溫反應(yīng)生成了氧化亞鐵和二氧化碳，故填：m（Fe）=32×$\frac{112}{160}$=22.4g；m（O）=28.8-22.4=6.4g56x：16y=22.4：6.4，解得x：y=1：1；FeO；Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂．

點(diǎn)評 本題考查的是一氧化碳還原氧化鐵的知識(shí)，完成此題，可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行．