Question

14．一碳化学是以分子中只含有一个碳原子的化合物（如CO、CH₄等）为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学．CO是从煤的气化或合成气得到的．

（1）煤的气化主要反应有：①2C+O₂=2CO  ②C+H₂O=CO+H₂   ③CO+H₂O=CO₂+H₂
上述反应属于化合反应的是①（填序号），属于氧化反应的是①②③（填序号）．
（2）合成气可通过天然气的重整得到，如CH₄+H₂O=CO+3H₂合成气可制二甲醚，二甲醚被称为21世纪的新型燃料．合成气还可用于冶炼金属，用它冶炼铁的部分生产过程示意如图1
①二甲醚（CH₃OCH₃）可由合成气（CO和H₂）在一定的条件下制的．用合成气制二甲醚时，还产生了一种可参与大气循环的、常温为液态的氧化物，写出该反应的化学方程式：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O．
②合成气在冶炼铁的生产过程中所起的作用是还原作用．
（3）化学兴趣小组的同学为了测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数．
Ⅰ．甲同学取一定质量的赤铁矿粉与过量的木炭粉混合后，用如图2所示装置以合理的操作步骤测定（假设杂质始终不发生变化）．
①实验中持续通入干燥的氮气．加热前缓缓通入一段时间，其作用是排出空气，防止爆炸．
②停止加热前是否需要先断开a和b的连接处以防止倒吸？为什么？不需要，因为实验中要持续通入氮气．
③如果氢氧化钠溶液对二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同学用氢氧化钠溶液的质最变化测定出氧化铁的质量分数将偏小（选填“偏大”、“偏小”或“准确”），原因是一氧化碳的生成和气体带走水蒸气．
Ⅱ．乙同学取矿石样品10g，加入足量稀盐酸，完全反应后，共用去稀盐酸109.5g过滤得到滤渣2g（假设杂质既不溶于水也不与酸发生反应）．请你和乙同学-起计算赤铁矿石中氧化铁的质量分数和反应后溶液中溶质的质量分数．（请写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）根据化合反应是两种和两种以上物质生成一种物质的反应，有氧参与的反应是氧化反应进行分析；
（2）①根据一氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲醚和水进行分析；
②根据物质的性质和用途及其炼铁原理等方面进行分析、判断，从而得出正确的结论；
（3）Ⅰ①根据装置内空气中的氧气能与碳反应生成二氧化碳，分析通入氮气的作用；
②根据装置内压强的变化分析反应结束后，熄灭喷灯的火焰后，马上停止通入N₂，出现的后果；
③根据反应会生成一氧化碳和气体带走一部分水蒸气造成氢氧化钠溶液质量的减少分析；
Ⅱ根据题中的数据结合化学方程式进行计算．

解答 解：（1）化合反应是两种或两种以上物质反应后生成另一种物质的反应；物质和氧发生的化学反应，三个反应都是物质和氧发生的化学反应，所以属于化合反应的是：①，属于氧化反应的是：①②③；
（2）①一氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲醚和水，化学方程式为：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O；
②合成气为CO和H₂ 故它们能把铁从铁矿石中还原出来，做还原剂；
（3）Ⅰ①由题意实验的目的可知，由于装置内空气中的氧气能与碳反应生成二氧化碳，影响实验测定的准确性．所以，通入氮气的作用是：将装置内的空气排尽；
②反应结束后，微粒防止还原出的铁重新被氧化，还需要继续通入氮气；
③由于在高温条件下，碳与氧化铁也会生成一氧化碳，如果氢氧化钠溶液是足量的，对二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同学用氢氧化钠溶液的增重测定出氧化铁的质量分数将偏小，其理由：使氢氧化钠增重的质量因一氧化碳的生成和气体带走的水蒸气而偏小；
Ⅱ赤铁矿石中氧化铁的质量分数为：$\frac{10g-2g}{10g}$×100%=80%，
设反应生成氯化铁的质量为x
Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O
160         325
8g           x
$\frac{160}{8g}$=$\frac{325}{x}$
x═16.25g        
反应后溶液中溶质的质量分数为：$\frac{16.25g}{109.5g+8g}$×100%═13.8%
答：赤铁矿石中氧化铁的质量分数为80%，反应后溶液中溶质的质量分数约为13.8%．
故答案为：（1）①，①②③；
（2）①2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O；
②将铁从铁矿石中还原出来（或还原剂）；
（3）Ⅰ①将装置内的空气排尽；
②不需要，因为实验中要持续通入氮气；
③偏小，氢氧化钠增重的质量因一氧化碳的生成和气体带走的水蒸气而偏小；
Ⅱ80%，13.8%．

点评 本题主要考查了化学方程式的书写及计算及其高炉炼铁等方面的内容，难度不大，需要在平时加强以及即可完成．