Question

【題目】精還原鐵粉是一種重要的化工原料，某興趣小組對其進行下列研究:

（物質制備）利用綠礬制備精還原鐵粉的工藝流程如下：

粗還原鐵粉中還含有少量鐵的氧化物和Fe3C雜質，可用氫氣在高溫下進一步還原，其反應方程式為：

Fe3C+2H23Fe+CH4 FexOy+yH2xFe+yH2O

（1）已知焙燒中發生的主要反應是CO奪取氧化鐵中的氧元素，得到單質鐵與另一種碳的氧化物，請寫出該反應的化學方程式_____________。

（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應所需高溫外，還能________。

（含量測定）甲同學為得到精還原鐵粉并測定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質量分數，按如下裝置進行實驗。已知：3CH4+4Fe2O33CO2+6H2O+8Fe，濃硫酸有吸水性，可以吸收混合氣體中的水熱氣，堿石灰不僅 能吸收水而且能吸收CO2。（假設每步反應都完全且不考慮裝置內原有空氣對測定結果的影響）。

（3）主要實驗步驟如下：

①按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，稱量樣品和必要裝置的質量；

②緩緩通入純凈干燥的H2；③點燃C處酒精燈；④點燃A處酒精燈；⑤分別熄滅A、C處酒精燈；⑥再次緩緩通入H2；⑦再次稱量必要裝置的質量。

步驟②的目的是___________，步驟⑥的目的是__________。

（4）反應后C裝置中的現象是_____________。

（5）若缺少裝置F，則所測碳元素的質量分數將_____________（“偏大”、“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 提供CO 除去裝置內的氧氣，防止發生爆炸 防止鐵氧化 固體由紅變黑 偏大

【解析】

（1）根據“焙燒中發生的主要反應是CO奪取氧化鐵中的氧元素，得到單質鐵與另一種碳的氧化物”和質量守恒定律可知，CO與氧化鐵在高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳，該反應的化學方程式為：3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2；

（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應所需高溫外，還能提供CO；

（3）氫氣具有可燃性，在加熱或點燃時易發生爆炸，步驟②的目的是除去裝置內的氧氣，防止發生爆炸，鐵在高溫下易與空氣中的氧氣反應，步驟⑤后反應生成的鐵溫度較高，步驟⑥再次緩緩通入H2的目的是防止鐵氧化，導致實驗的失敗；

（4）C裝置中的反應是3CH4+4Fe2O33CO2+6H2O+8Fe，反應后C裝置中的現象是固體由紅變黑；

（5）裝置F可以吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，否則裝置F會吸收空氣中的二氧化碳和水造成質量偏大，誤認為生成的二氧化碳多，造成測定結果偏大。