Question

19．2011年是国际化学年（IYC2011），其宗旨是“增进公众对化学重要性的认识，鼓励青年人热爱化学，学习和研究化学”．某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁实验作了绿色化改进后制取单质铁（K₁，K₂是活塞）：
（1）关闭K₁、开启K₂，可以验证CO还原Fe₂O₃的产物．
①这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行装置的气密性检查；
②CO还原Fe₂O₃的化学方程式为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
③在f处点燃气体的目的是点燃多余的一氧化碳，避免污染空气
（2）关闭K₂，开启K₁，可以将e口出来的气体再从a通入装置而循环使用．
①d瓶中应装D（填序号）．
A．澄清石灰水    B．水    C．石蕊溶液    D．浓硫酸
②该实验这样改进的主要优点是减少碳的排放，提高原料利用率
（3）小刚用不纯的氧化铁粉末样品（杂质为铁粉），通过该实验测定样品中氧化铁的质量分数．
小刚称取10g样品，利用如图所示装置进行实验，相关实验数据见下表：（物质完全反应）
 

编号	称量物	反应前	反应后
一	硬质玻璃管及所盛固体总质量	76.2g	73.8g
二	C装置总质量	153.7g	160.3g

①由如表数据可分析出，反应后硬质玻璃管及所盛固体总质量减少的是氧元素的质量．
②请依据c装置总质量变化的数据，计算出样品中氧化铁的质量分数（写出计算过程）．
解：设样品中氧化铁的质量为x反应后生成二氧化碳的质量为：160.3g-153.7g=6.6g
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160 132
x 6.6g
则$\frac{160}{132}=\frac{x}{6.6g}$，解得x=8g．
样品中氧化铁的质量分数为$\frac{8g}{10g}$×100%=80%．．

Answer 1

分析 （1）②根据反应物、反应条件、生成物写出化学反应式；
③从环保角度出发，进行尾气处理；
（2）①根据d装置的作用分析d瓶中应装入的试剂；
②根据改进后原料循环利用、环保角度进行分析；
（3）①根据反应前后玻璃管中物质的种类进行分析；
②C装置前后增加的是二氧化碳的质量，可利用一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式，根据二氧化碳的质量求出氧化铁的质量，再根据$\frac{氧化铁的质量}{样品的质量}$×100%求出样品中氧化铁的质量分数．

解答 解：（1）②在高温条件下，CO还原Fe₂O₃生成了铁和二氧化碳，反应的化学方程式是：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
③CO有毒，过量的CO排放到空气中，会污染空气．所以，在f处点燃气体的目的是：点燃多余的一氧化碳，避免污染空气；
（2）①此实验中可能会有水蒸气产生，如混有水蒸气，可能会使硬质试管炸裂，所以要在d瓶中盛放浓硫酸来吸收水分；
②过量的CO从d出排出，进入a循环利用，可以减少碳的排放，提高原料利用率；
（3）①反应前玻璃管中的物质是氧化铁和铁粉，反应后玻璃管中的物质是铁粉，可知玻璃管中的物质前后减少的质量是氧元素的质量；
②设样品中氧化铁的质量为x，反应后生成二氧化碳的质量为：160.3g-153.7g=6.6g
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
    160           132
     x            6.6g
则$\frac{160}{132}=\frac{x}{6.6g}$，解得x=8g．
样品中氧化铁的质量分数为$\frac{8g}{10g}$×100%=80%
故答案为：
（1）②3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；③点燃多余的一氧化碳，避免污染空气；
（2）①D；②减少碳的排放，提高原料利用率；
（3）①氧元素；②80%．

点评 本题通过实验探究的形式考查一氧化碳还原氧化铁的实验步骤、注意事项等知识，要求同学们根据相关知识分析解答，具有良好的实验分析、评价能力．