Question

【題目】我國鋼鐵年產量居世界第一，為國民經濟的發展奠定了堅實的基礎。工業上以空氣、鐵礦石、石灰石和______為原料來冶煉生鐵。鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程，某煉鐵廠用赤鐵礦來煉鐵，其煉鐵的主要原理是______（用化學方程式表示）。

已知某鐵銹的成分為 Fe2O3xH2O 和 FeCO3，某興趣小組的同學在老師指導下測定其組成。

【提出問題】

（1）根據鐵生銹得成分推測，參加反應的除了空氣中的氧氣和水煤氣之外，還有_______ 參加了反應。

（2）如何確定此鐵銹的組成？

【查閱資料】

①Fe2O3xH2O 失去結晶水溫度為 110oC，FeCO3 在 282 oC 分解為 FeO 和 CO2，Fe2O3 在 300oC時不分解。

②本實驗條件下，二氧化碳氣體的密度為 1.80g/L，裝置內空氣中的水蒸氣和二氧化碳對相 關數據測定的影響可忽略不計。

【設計方案】興趣小組的同學設計了如下圖所示的實驗裝置（夾持儀器省略）進行實驗。（B、D 裝置中藥品均足量）

【實驗步驟】

①連接儀器，并檢查裝置氣密性。

②取一定量此鐵銹樣品，準確稱得其質量為 5.44g。

③按上圖所示裝入藥品，測量并記錄相關數據 I。

④連接 A、B、C 裝置，關閉裝置 A 中活塞，C 裝置讀數后，控制 A 裝置在 300 oC 進行實驗。當觀察到 C 裝置中有____________現象時，停止加熱，待裝置冷卻后，再次測量并記 錄相關數據 II。

【相關數據】

	Ⅰ	Ⅱ
A 裝置的質量/g	55.44	53.92
B 裝置的質量/g	102.00	103.08
C 裝置讀數/mL	0	244.4

【問題討論】

（1）量氣管中水面上油的作用是___________________。 分析計算測量的數據，FeCO3 的質量為_____________________g，x 為_________________。

（2）下列數據組合能確定樣品組成的是_________（填序號）。

①A、B 裝置反應前后測得的數據 ②A、C 裝置反應前后測得的數據

③B、C 裝置反應前后測得的數據

【拓展探究】

小華同學將上述實驗中的 C 裝置換成 D 裝置來測定二氧化碳氣體的質量，并根據測定的數 據確定樣品的組成。小華同學通過多次反復實驗發現，在此實驗中，用 C 裝置測定二氧化 碳氣體的體積與用 D 裝置測定二氧化碳氣體的質量相比較，當誤差數值都為 0.1 時，前者對 實驗結果影響小。試通過計算說明原因。___________

Answer 1

【答案】 焦炭； 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 CO2 C中量氣管內液面不再下降時 防止CO2氣體溶于水； 1.16g； 3 ①②③ 理論上生成二氧化碳質量為 0.44g，當誤差數值為 0.1 時，用 C 裝置測出的CO2體積的誤差相對誤差是0.1mL/244.4mL×100%≈0.04%，而用D測出的二氧化碳質量的相對誤差是0.1g/0.44g×100%≈

【解析】我國鋼鐵年產量居世界第一，為國民經濟的發展奠定了堅實的基礎。工業上以空氣、鐵礦石、石灰石和焦炭為原料來冶煉生鐵。鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程，某煉鐵廠用赤鐵礦來煉鐵，其煉鐵的主要原理是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；【提出問題】

(1)根據鐵生銹的成分推測，參加反應的除了空氣中的氧氣和水煤氣之外，還有CO2 參加了反應；【實驗步驟】①連接儀器，并檢查裝置氣密性。②取一定量此鐵銹樣品，準確稱得其質量為 5.44g。③按上圖所示裝入藥品，測量并記錄相關數據 I。④連接 A、B、C 裝置，關閉裝置 A 中活塞，C 裝置讀數后，控制 A 裝置在 300 oC 進行實驗。當觀察到 C 裝置量氣管內液面不再下降時時，停止加熱，待裝置冷卻后，再次測量并記 錄相關數據 II。【問題討論】（1）量氣管中水面上油的作用是防止CO2氣體溶于水； 分析計算測量的數據，FeCO3 的質量為1.16g，x 為3；

FeCO3FeO+CO2

116 44

，解得=1.16g，，x=3；

（2）下列數據組合能確定樣品組成的是：

①根據A、B 裝置反應前后測得的數據，可知反應前參加反應的鐵銹的質量和生成水的質量；②根據A、C 裝置反應前后測得的數據，可知反應前參加反應的鐵銹的質量和二氧化碳的體積，③根據B、C 裝置反應前后測得的數據，可知生成水和質量和二氧化碳的質量。故選①②③；【拓展探究】小華同學將上述實驗中的 C 裝置換成 D 裝置來測定二氧化碳氣體的質量，并根據測定的數 據確定樣品的組成。小華同學通過多次反復實驗發現，在此實驗中，用 C 裝置測定二氧化 碳氣體的體積與用 D 裝置測定二氧化碳氣體的質量相比較，當誤差數值都為 0.1 時，前者對 實驗結果影響小。理論上生成二氧化碳質量為 0.44g，當誤差數值為 0.1 時，用 C 裝置測出的 CO2 體積的誤差是 0.1mL/244.4mL×100%≈0.04%，而用D測出的二氧化碳質量的相對誤差是0.1g/0.44g×100%≈22.7%。