Question

工业上常用CO还原氧化铁来冶炼生铁．请你一起参与以下探究：
（1）该反应的化学方程式为aCO+Fe₂O₃bFe+3CO₂，
其中a=______，b=______．
（2）已知一氧化碳是一种剧毒、难溶于水、密度比空气略小的
气体．实验室收集一氧化碳时，常用排水法而不用排空气法，
其主要原因是______．若想用右图所示装置
收集一氧化碳，则气体应从______端通入瓶中．
（3）由于一氧化碳有剧毒容易造成空气污染，因此实验中应对尾气进行处理，某化学兴趣小组的同学设计了以下两套尾气处理装置：

①写出图中有标号仪器的名称a______、b______；
②选择图A处理尾气，实验时应先点燃______（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）处的b仪器．图B与图A所示的尾气处理方法相比较，其主要优点是______；
③兴趣小组的同学通过查阅资料得知：常温下，CO能与氯化钯（PdCl₂）溶液反应．于是他们选择了将尾气直接通入氯化钯溶液中对尾气进行处理．该反应的化学方程式为：
CO+PdCl₂+H₂O=Pd↓+2HCl+R，其中R的化学式为______．此法与上述方法相比除了具有图B比图A所示方法的优点外，从实验角度看它还有的优点是____________（写出一点合理答案即可）；
④你认为该实验中，还可以用______方法来处理尾气．
⑤炼铁中除了一氧化碳会造成空气污染外，铁矿石中的有害元素也会给环境造成一定的污染．你认为下列铁矿石中最不适宜选择用来炼铁的是______（选填序号）．
A．赤铁矿（主要成分Fe₂O₃）  B．磁铁矿（主要成分Fe₃O₄）  C．黄铁矿（主要成分FeS₂）

Answer 1

【答案】分析：（1）根据质量守恒定律和化学方程式的配平方法，可以得出化学方程式中化学式前的化学计量数．
（2）由已知条件可知一氧化碳有毒，释放到空气中会污染空气；若用由图所示装置收集一氧化碳，必须用一氧化碳将瓶中的水排出，才能将一氧化碳气体留在瓶中．
（3）①只有熟悉常见仪器的名称和图形，才能正确解答本小题；②两处酒精灯的点燃顺序是由一氧化碳的可燃性和毒性来决定的；装置B的优点应从能源利用和消耗酒精的角度来回答；③R的化学式可以根据质量守恒定律和化学方程式得出；还有的优点可以从用到仪器的多少、操作的难易和安全程度等方面回答；④尾气的处理原理一般为暂时收集、过后集中处理和转化处理．可以从原理的角度考虑处理措施；⑤明确了矿石中的有害元素就可以得到本题的答案．
解答：解：（1）该反应方程式aCO+Fe₂O₃bFe+3CO₂根据配平后变成3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂．
因此a=3，b=2．
（2）实验室收集一氧化碳时，常用排水法而不用排空气法的主要原因是一氧化碳有毒，污染空气．
要使一氧化碳气体留在瓶中，必须将瓶中的水排出，因此应从短管的b端通入一氧化碳气体，由于气体的密度比水小，因此会聚集在瓶中水的上方，随着气体的通入，气体压强增大，对水的压力增大到一定程度时，水会在气体压力的作用下由长管的a端排出．从而使一氧化碳留在瓶中．
（3）①根据常见仪器的名称和图形可知：a是铁架台，b是酒精灯．
②若先点Ⅰ处的酒精灯，由于一氧化碳具有可燃性，通入的一氧化碳与玻璃管内的热空气混合，可能会发生爆炸，因此不能先点燃Ⅰ处的酒精灯，必须先点燃Ⅱ处的酒精灯．
两装置相比，装置B比A能充分利用未参加反应的一氧化碳，减少了酒精的消耗，因此装置B比A的主要优点是充分利用能源、节省酒精．
③由化学方程式CO+PdCl₂+H₂O=Pd↓+2HCl+R可知：方程式的左边有1个碳原子、2个氧原子、1个钯原子、2个氯原子和2个氢原子，右边有1个钯原子、2个氯原子、2个氢原子和1个R分子．
因此1个R分子含有1个碳原子和2个氧原子，所以R的化学式为CO₂．
此法与上述方法相比除了具有图B比图A所示方法的优点外，从实验角度看它还有的优点是用的仪器少、操作简单、安全．
④尾气的处理原理一般为暂时收集、过后集中处理和转化处理．上述的三种方法都是将一氧化碳转化成无毒、对环境无污染的物质，因此可以从暂时收集和过后集中处理的角度考虑处理措施．如用气球将尾气收集起来等．
⑤铁矿石中含有的硫、磷、砷等，冶炼过程中会产生污染环境和对人体有害的物质．在三个选项中，只有黄铁矿中含有害元素硫，因此选C．
故答案为：
（1）3；2．
（2）一氧化碳有毒，污染空气；b．
（3）①铁架台；酒精灯．
②Ⅱ；充分利用能源、节省酒精．
③CO₂；用的仪器少、操作简单、安全．
④气球收集尾气．
⑤C．
点评：本题主要考查化学方程式的配平、一氧化碳的毒性、气体的收集和尾气的处理等，难度较大．