Question

20．某化學興趣小組在實驗室中模擬工業煉鐵的原理，并探究CO與Fe₂O₃反應后的產物．所用裝置如圖所示．
（1）如果實驗成功，請回答下列問題：
①實驗過程中的現象：紅色固體粉末變成黑色、澄清石灰水變渾濁．
②B裝置中發生反應的化學方程式Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．
③為保證安全和實驗成功，該實驗的操作步驟：badc．（填序號）
a．點燃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該裝置設計有一個明顯缺陷，你認為是沒有尾氣處理裝置．
（2）興趣小組用上圖裝置想計算12克赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數，他們收集了以下兩組數據（假設所有能發生的反應都反應完全，礦石中雜質不參與化學反應）：
數據A：玻璃管和固體樣品在反應前后質量變化了a g；
數據B：整個實驗中，實際通入玻璃管中的一氧化碳質量為b g．
你認為他們應該選用了A（填“A”或“B”）組數據來計算赤鐵礦石中氧化鐵的質量分數，不選用另一組數據計算的原因CO要先通后撤，沒有全部參加反應．
（3）實驗時準確稱取一定質量純凈的Fe₂O₃固體和相關裝置的質量按上圖進行實驗，當固體全部變黑后，繼續通入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，發現固體全部溶解，但無氣泡產生．實驗測得部分數據如下：

	玻璃管中固體的質量	裝置B試管及其中物質的總質量
反應前	32g	300g
反應后	28.8g	308g

（4）實驗分析
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試管中增加的質量一定小于理論產生的CO₂質量，可能原因是AB（填寫字母代號）．
A．未參加反應的CO通過B時帶走了水蒸氣；
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氣體．
②根據實驗現象可確定反應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）實驗結論：根據可靠實驗數據計算出反應后的固體的成分．
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
此時發生反應的化學方程式：Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂．

Answer 1

分析 根據一氧化碳還原氧化鐵的現象、實驗注意事項、結合題干提供的數據、化學方程式進行分析解答即可．

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為保證安全和實驗成功，實驗的操作步驟為：通入CO氣體、點燃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驗前需要先通入一氧化碳，實驗結束還需要通入一氧化碳，故選擇A組數據計算，故填：A；CO要先通后撤，沒有全部參加反應；
（4）①裝置B試管中增加的質量一定小于理論產生的CO₂質量，可能是因為未參加反應的CO通過B時帶走了水蒸氣、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；
此反應是氧化鐵與一氧化碳高溫反應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．

點評 本題考查的是一氧化碳還原氧化鐵的知識，完成此題，可以依據實驗的注意事項以及實驗現象進行．