Question

【題目】興趣小組分析了用硫鐵礦燒渣(主要成份Fe2O3、Fe3O4、FeO等)制備鐵紅(Fe2O3)的流程圖并進行了鐵紅性質實驗。

(一)鐵紅制備的流程圖

(1)寫出焙燒中一氧化碳與氧化鐵反應的化學方程式：______________________。

(2)實驗室完成操作1，用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和____________(填儀器名稱)。

(3)你認為對氣體C最佳的處理方法是________（填選項序號）。

A．冷卻后排入空氣

B．燃燒后排放

C．再通入反應爐

(4)反應1的反應溫度一般需控制在35 ℃以下，其目的是______________________________。

(5)反應2中相關物質的溶解度如表，你認為該反應在常溫下能實現的原因是：_____。

洗滌干燥得到硫酸鉀晶體時，可選用下列______(選填序號，下同)洗滌劑

A．氯化鉀飽和溶液

B．水

C．硫酸鉀飽和溶液

為檢驗硫酸鉀晶體是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌液，先加入________，振蕩、靜置，再向上層清液中滴加________，觀察現象即可判斷。

A．硝酸銀溶液

B．過量的氯化鋇溶液

C．過量的硝酸鋇溶液

(二)鐵紅的性質實驗

(1)實驗裝置

已知：草酸晶體(H2C2O4·3H2O)在濃H2SO4作用下受熱分解，化學方程式為H2C2O4·3H2OCO2↑＋CO↑＋4H2O

①實驗前應先______________________。

②進入E中的氣體是純凈、干燥的一氧化碳，則B、D中的試劑依次是______、______(填字母編號)。

A．濃硫酸

B．澄清的石灰水

C．氫氧化鈉溶液

③C裝置的作用是________________________________。

(2)數據分析與計算：

用SDTQ600熱分析儀對氧化鐵和一氧化碳進行熱反應分析，獲得相關數據，繪制成管內剩余固體質量與反應溫度的關系如圖2。

已知鐵的氧化物有FeO、Fe3O、Fe2O3，在一定的條件下，都能夠逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵。

①800 ℃以上時，管內固體成分的化學式為___________。

②寫出管內固體質量由48 g變為46.4 g時反應的化學方程式：________________________。

(3)實驗評價

請指出問題討論中實驗裝置的一個明顯缺陷：__________________________。

Answer 1

【答案】Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 漏斗 C 防止碳酸氫銨受熱分解 常溫下K2SO4的溶解度小 C C A 檢查裝置氣密性 C A 檢驗二氧化碳是否被除盡 Fe 3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO2 缺少尾氣處理裝置

【解析】

(一)(1)根據方程式的寫法進行回答；

(2)根據過濾時用到的玻璃儀器考慮；

(3)根據一氧化碳過量及一氧化碳的化學性質及用途分析；

(4)根據碳酸氫銨受熱易分解考慮；

(5)根據生成物的溶解度大小分析反應能否發生；根據實驗的目的分析可知，檢驗氯離子時需要排除硫酸根離子的干擾。

(二)(1)①草酸晶體(H2C2O43H2O)在濃硫酸作用下受熱分解，實驗前應先檢查裝置的氣密性；

②二氧化碳一般用氫氧化鈉溶液吸收，用澄清的石灰水檢驗，還可以檢驗二氧化碳是否除盡，二氧化碳可以用濃硫酸干燥；

③澄清石灰水是驗證氣體中是否含有二氧化碳的；

(2)①通過分析資料確定，800℃時氧化鐵和一氧化碳進行反應的產物；

②根據質量變化分析生成物，再寫出化學方程式；

(3)一氧化碳會污染空氣。

(一)(1)反應物是一氧化碳和氧化鐵，生成物是鐵和二氧化碳，反應條件是高溫，用觀察法配平即可，所以方程式是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

故答案為：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；

(2)操作1是把不溶于液體的固體和液體分離，是過濾，過濾用到的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗；

故答案為：漏斗；

(3)反應爐中一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，過量的一氧化碳會隨二氧化碳逸出，因此氣體B為一氧化碳和二氧化碳的混合氣體，通過足量的氫氧化鈉溶液后，二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，因此氣體C主要成分是一氧化碳，一氧化碳可作為還原劑，通入反應爐，重復利用；

故答案為：C；

(4)因為碳酸氫銨受熱分解為氨氣、水、二氧化碳，所以反應I的反應溫度一般需控制在35℃以下，其目的是防止碳酸氫銨受熱分解；

故答案為：防止碳酸氫銨受熱分解；

(5)根據復分解反應發生的條件，反應2中沒有不溶物，但常溫下硫酸鉀的溶解度較小，在生成物中會以沉淀形式出現，所以反應可以發生；用硫酸鉀飽和溶液清洗硫酸鉀晶體，硫酸鉀晶體不會減少，如果用水或其它溶液都會溶解一部分硫酸鉀晶體；因為硫酸根離子和銀離子也會生成白色的硫酸銀沉淀，所以需要先檢驗硫酸根離子，然后再檢驗氯離子，檢驗硫酸根離子可以加入硝酸鋇溶液，加入氯化鋇溶液，會引入氯離子，對氯離子的檢驗后造成干擾，所以為檢驗此晶體是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌液，先加入c，振蕩、靜置，再向上層清液中滴加a，觀察現象即可判斷；

故答案為：常溫下K2SO4的溶解度小；C；C；A；

(二)(1)①實驗中有氣體參與，實驗前應先檢查裝置的氣密性，否則會由于漏氣使實驗失敗；

故答案為：檢查裝置氣密性；

②分解生成的氣體中含有一氧化碳和二氧化碳，二氧化碳一般用氫氧化鈉溶液吸收，用澄清的石灰水檢驗，還可以檢驗二氧化碳是否除盡，一氧化碳可以用濃硫酸干燥；所以A中盛放的是氫氧化鈉溶液，吸收二氧化碳，氫氧化鈣是驗證二氧化碳是否被除凈，C中盛放的是濃硫酸，吸收水分；

故答案為：C；A；

③裝置F是吸收E中生成二氧化碳的量，因此需要進入E裝置的氣體中沒有二氧化碳，因此C裝置是檢驗二氧化碳是否除盡；

故答案為：驗證二氧化碳已除盡；

(2)①由鐵的氧化物有：FeO、Fe304、Fe2O3，在一定的條件下，均能夠逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵，可知在800℃以上時，管內固體質量不再減少，說明只有鐵了；

故答案為：Fe；

②根據固體質量的減少量可知開始一氧化碳與氧化鐵反應生成四氧化三鐵，隨著溫度升高再生成氧化亞鐵，最后生成鐵，所以在管內固體質量由48g變為46.4g時反應物是一氧化碳和氧化鐵，生成物是四氧化三鐵和二氧化碳，用觀察法配平即可，所以方程式是：3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2；

故答案為：3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2；

(3)【實驗評價】沒有反應完的一氧化碳會污染空氣，所以該裝置的缺點是缺少尾氣處理裝置；

故答案為：缺少尾氣處理裝置。