Question

5．某同學(xué)為了研究煉鐵的原理并測(cè)定生成鐵的質(zhì)量，用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)，按如圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）首先，該同學(xué)稱量氧化鐵的質(zhì)量，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他先打開(kāi)K₁，關(guān)閉K₂，通入一氧化碳，其目的是排盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)因一氧化碳不純而引起爆炸，然后關(guān)閉K₁，打開(kāi)K₂，加熱，反應(yīng)一段時(shí)間后，冷卻，再次稱量固體的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了12克，則生成鐵的質(zhì)量為28g，玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）裝置B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（3）裝置C的兩個(gè)作用是吸收反應(yīng)生成的二氧化碳，同時(shí)防止一氧化碳逸出污染空氣（或收集較純凈的CO），
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，燒杯內(nèi)的溶液中含有的溶質(zhì)是NaOH、Na₂CO₃寫(xiě)化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)一氧化碳在高溫下與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)后固體質(zhì)量減少的質(zhì)量即為氧化鐵中氧元素的質(zhì)量，利用氧化鐵中鐵與氧元素的質(zhì)量關(guān)系，由氧元素的質(zhì)量計(jì)算出生成鐵的質(zhì)量；
（2）根據(jù)氫氧化鈣的性質(zhì)，B裝置內(nèi)的澄清石灰水能與反應(yīng)生成的二氧化碳反應(yīng)生成不溶于水的碳酸鈣沉淀和水；
（3）根據(jù)氫氧化鈉的性質(zhì)，裝置C中的氫氧化鈉溶液可以把尾氣中的二氧化碳全部除去，同時(shí)把剩余的一氧化碳?xì)怏w收集，以防止一氧化碳排出而污染空氣；
（4）根據(jù)氫氧化鈉吸收二氧化碳后生成碳酸鈉，可判斷從裝置C內(nèi)排出的溶液中含有碳酸鈉和氫氧化鈉兩種溶質(zhì)．

解答 解：（1）氧化鐵Fe₂O₃中Fe與O元素的質(zhì)量比=（56×2）：（16×3）=7：3，因此，氧化鐵中氧元素質(zhì)量為12g時(shí)，鐵元素的質(zhì)量=12g×$\frac{7}{3}$=28g；在高溫條件下，一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）裝置B內(nèi)的澄清石灰水中的氫氧化鈣與二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，化學(xué)方程式為CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）裝置C內(nèi)盛有氫氧化鈉溶液可以除去尾氣中的二氧化碳，同時(shí)一氧化碳?xì)怏w排出裝置內(nèi)的溶液而被收集，防止造成空氣污染；
（4）從裝置C中排出的溶液含有未反應(yīng)的氫氧化鈉，還會(huì)含有與二氧化碳反應(yīng)生成的碳酸鈉；
故答案為：（1）28g；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）吸收反應(yīng)生成的二氧化碳，同時(shí)防止一氧化碳逸出污染空氣（或收集較純凈的CO）；
（4）NaOH、Na₂CO₃．

點(diǎn)評(píng) 運(yùn)用對(duì)一氧化碳還原氧化鐵反應(yīng)操作的理解，推斷改進(jìn)裝置中各裝置的作用，是解答類似問(wèn)題的一般方法．