Question

【题目】一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁（黑色）、铁。

实验一：某化学兴趣小组的同学设计了如图1所示的实验装置测定某赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数。

他们称取10.0g赤铁矿，当赤钛矿中的Fe2O3全部还原为Fe时，剩余固体在CO的保护下冷却、称量，质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与CO反应）。

（1）实验过程中可观察到的现象是_____；

（2）实验结束时继续通入一氧化碳的目的是_____；

（3）该赤铁矿中Fe2O3的质量分数为______；

实验二：在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线，如图2所示：

（4）根据图象分析写出P点时固体成分的化学式_____；

（5）固体质量由48.0g变为46.4g的过程中发生反应的化学方程式为_____。

Answer 1

【答案】红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊 防止生成的铁被空气中的氧气氧化 80% Fe 3Fe2O3+CO2Fe3O4＋CO2

【解析】

（1）一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以图中玻璃管处实验现象是红色粉末变为黑色，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，试管处实验现象是澄清石灰水变浑浊．故填：红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊；
（2）实验结束后继续通入一氧化碳到玻璃管冷却，目的是防止生成的铁被空气中的氧气氧化；故填：防止生成的铁被空气中的氧气氧化；

（3）设该赤铁矿中Fe2O3的质量为x

x=8g
该赤铁矿中Fe2O3的质量分数为×100%=80%；故填：80%；
（4）氧化铁中氧元素质量为，铁元素质量=48-14.4g=33.6g，，根据图象曲线可知，加热到800℃时三种氧化物反应完全，此时固体为Fe。故填：Fe；

（5）固体质量由48.0g变为46.4g时，对应温度为400-500℃，此时Fe2O3与CO反应，失去氧元素的质量为48g-46.4=1.6g，氧化铁中氧元素质量为，铁元素质量=48-14.4g=33.6g，残余固体中氧元素质量=14.4g-1.6g=12.8g，铁、氧原子个数比= =3：4，所以此时还原产物为Fe3O4。对应方程式为3Fe2O3+CO2Fe3O4＋CO2。

故填：3Fe2O3+CO2Fe3O4＋CO2。