Question

12．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)的生成物，通過查閱資料知道：：①草酸（H₂C₂O₄）固體與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)方程式為：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CO↑+CO₂↑+H₂O．
②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，
③常溫下，Ca（OH）₂微溶于水；于是他設(shè)計(jì)了如圖1的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合裝置回答下列問題：

（1）圖A是用固體草酸和濃硫酸制取CO的反應(yīng)裝置，你認(rèn)為應(yīng)選擇圖2中的�。ㄌ钛b置編號(hào)）；
（2）圖中裝置C、D的作用分別是判斷二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收、干燥一氧化碳?xì)怏w；
（3）該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷，你認(rèn)為是沒有處理尾氣．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe₂O₃固體按圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)E中固體全部變黑后，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．
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℃}{→}$$\underset{FeO}{黑色}$$\stackrel{700℃～800℃}{→}$Fe
根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO；③Fe₃O₄、FeO
（5）定量分析，用電子天平稱量得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

	玻璃管質(zhì)量	玻璃管及其中固體的質(zhì)量	裝置F及其中物質(zhì)的總質(zhì)量
反應(yīng)前	28.20g	33.00g	300.0g
反應(yīng)后		32.84g	300.4g

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推斷出反應(yīng)后黑色固體的成分是Fe₃O₄．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)、反應(yīng)條件可以判斷反應(yīng)裝置；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
濃硫酸具有吸水性，可以用來干燥氫氣、氧氣、二氧化碳等氣體；
（3）一氧化碳有毒，逸散到空氣中會(huì)污染環(huán)境；
（4）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方密度計(jì)算和判斷．

解答 解：（1）因?yàn)榉磻?yīng)物是固體和液體，需要加熱，應(yīng)選擇圖2中的丁裝置．
故填：丁．
（2）圖中裝置C、D的作用分別是判斷二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收、干燥一氧化碳?xì)怏w．
故填：判斷二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收、干燥一氧化碳?xì)怏w．
（3）該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷是沒有處理尾氣裝置．
故填：沒有處理尾氣．
（4）根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO；③Fe₃O₄、FeO．
故填：Fe₃O₄、FeO．
（5）氧化鐵的質(zhì)量為：33.00g-28.20g=4.8g，
生成物的質(zhì)量為：32.84g-28.20g=4.64g，
生成二氧化碳的質(zhì)量為：300.4g-300.0g=0.4g，
反應(yīng)的一氧化碳的質(zhì)量為：4.64g+0.4g-4.8g=0.24g，
則生成物中，鐵元素的質(zhì)量為：4.8g×$\frac{112}{160}$×100%=3.36g，
易引起的質(zhì)量為：（4.8g-3.36g）+0.24g×$\frac{16}{28}$×100%-0.4g×$\frac{32}{44}$×100%=1.28g，
則生成物中鐵原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為：（$\frac{3.36g}{56}$）：（$\frac{1.28g}{16}$）=3：4，
因此生成物是四氧化三鐵，化學(xué)式是Fe₃O₄．
故填：Fe₃O₄．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．