Question

8．钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志，怎样用铁矿石炼铁？某校化学兴趣小组对此展开实验探究，请你参与．
探究活动一：一氧化碳与氧化铁反应是否有铁生成
资料摘要：在高温条件下，一氧化碳跟氧化铁反应生成铁和二氧化碳．
【设计并进行试验】化学兴趣小组的同学通过下图实验装置进行炼铁．

（1）实验过程中玻璃罐里粉末的颜色由红棕色逐渐变成黑色，同时观察到澄清石灰水中的现象是石灰水变浑浊．
（2）试验时，要在装置末端a处燃着一盏酒精灯，其作用是防止一氧化碳对大气的污染．
（3）请你设计一个试验证明反应后的玻璃管内的固体含有铁（写出试验方法和现象）取样品于试管，加入适量的稀盐酸，可观察到有气泡冒出，证明含有铁．
探究活动二：测定本次试验中生成的铁单质的含量（质量分数）
资料摘要：氧化铁能与稀硫酸发生反应，其反应的化学方程式为：
Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
【设计并进行试验】根据资料和已学知识，小组同学按如下图连接好装置，在A装置中加入一定量反应后得到的固体粉末，滴入10%的稀硫酸，至不再产生气泡为止．（装置气密性良好，每步反应或作用都是完全的）．

（4）写出A装置中铁与稀硫酸反应的化学方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
滴加稀硫酸至不再产生气泡为止的目的为了让铁全部参加反应．
（5）用上图所示装置B和C收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是根据进入量筒中水的体积，判断生成氢气的体积，氢气应从f（填“e”或“f”）管通入．
（6）若试验过程中，滴加稀硫酸的量不足，测定的铁单质的含量将偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

分析 （1）根据反应物和生成物，分析实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化．根据二氧化碳能与氢氧化钙反应分析澄清石灰水的现象；
（2）根据一氧化碳是对大气有污染的气体分析；
（3）根据铁与稀盐酸反应的现象来分析；
（4）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；
（5）为测定所收集氢气的体积，则需要采用液体等量代换的方式，因此可以选用右图这样的装置，短进长出，让里面的水等量流到量筒内，通过量筒内液体的体积判断收集的气体的体积；
（6）根据实验过程来分析．

解答 解：（1）由于在高温下，一氧化碳将氧化铁还原为铁，同时生成了二氧化碳．所以，实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化是红色粉末变黑色；二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水．所以，观察到澄清石灰水的现象是：石灰水变浑浊；故填：黑；石灰水变浑浊；
（2）为了防止一氧化碳对大气的污染，所以，实验时要在装置末端a处燃着一盏酒精灯除去反应剩余的CO．故填：防止一氧化碳对大气的污染；
（3）采取以下方法：取样品于试管，加入适量的稀盐酸，可观察到有气泡冒出，证明含有铁，故填：取样品于试管，加入适量的稀盐酸，可观察到有气泡冒出，证明含有铁；
（4）铁与稀硫酸反应的化学方程式为：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．故填：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
滴加稀硫酸至不再产生气泡为止的目的是为了让铁全部参加反应；故填：为了让铁全部参加反应；
（5）因为氢气不易溶于水，可以通过压强的变化利用排水法把水压入量筒内，根据进入量筒中水的体积，判断生成氢气的体积，故进气管是短管f；故填：根据进入量筒中水的体积，判断生成氢气的体积；f；
（6）若试验过程中，滴加稀硫酸的量不足，则产生的氢气偏少，计算出来分铁的质量也偏小，所以测定的铁单质的含量将偏小，故填：偏小．

点评 本题主要考查一氧化碳与氧化铁反应实验装置、实验现象、一氧化碳的化学性质和污染，属基础性知识考查题．