Question

某化学兴趣小组在研究炼铁原理时，按如图所示的装置进行了CO还原Fe₂O₃的实验．（酒精灯上加网罩是为了提高酒精灯火焰的温度）
（1）CO还原Fe₂O₃的化学方程式为：

 

（2）图A中设计第二个酒精灯的目的是

 

．实验时，应先点燃第

 

个酒精灯．
（3）装置B与装置A相比，他的优点是

 

．
（4）该小组同学欲检验CO还原Fe₂O₃生成了单质铁（不考虑有Fe₂O₃剩余），请你简述他们可能设计的一种化学实验方案（包括实验操作、现象及结论）
（5）若进行上述反应时，用的是生锈的铁片样品10g，完全反应后经测定B中石灰水溶液的质量增3.3g，通过计算求出生锈的铁片样品中Fe₂O₃的质量分数．（请写出计算过程）

Answer 1

考点：一氧化碳还原氧化铁,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：金属与金属材料

分析：（1）根据一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，写出反应的化学方程式；
（2）根据一氧化碳的毒性来分析；根据一氧化碳的可燃性来分析；
（3）根据节约能源解答；
（4）根据铁的金属活动性比氢强，能与稀盐酸反应，设计实验方案；
（5）根据完全反应后经测定B中石灰水溶液的质量增3.3g即为二氧化碳的质量，利用一氧化碳和氧化铁的反应的方程式求出Fe₂O₃的质量．

解答：解：
（1）一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳．该反应的化学方程式为：3CO+Fe₂O₃

高温  .

3CO₂+2Fe．故填：3CO+Fe₂O₃

高温  .

3CO₂+2Fe；
（2）一氧化碳是有毒的气体，排放到空气中会污染空气，可以采用点燃的方法除去，故填：尾气处理，防止污染大气；因为一氧化碳具有可燃性，能和氧气混合在点燃的条件下会发生爆炸，所以实验开始时应先通一氧化碳再加热，故先点第二个；
（3）装置B与装置A相比，他的优点是充分利用资源，可以节约能源，防止污染大气；
（4）铁的金属活动性比氢强，能与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，可用小试管取待测样品少量，加入适量的稀盐酸，观察到有气泡产生，溶液变为浅绿色，说明生成的固体是铁．
（5）设10g样品中氧化铁的质量为x
3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂
    160              132
     x                3.3g

160

x

=

132

3.3g

x=4g
故样品中氧化铁的质量分数为：

4g

10g

×100%=40%
答案：
（1）3CO+Fe₂O₃

高温  .

3CO₂+2Fe
（2）尾气处理，防止污染大气   二
（3）节约能源，防止污染大气
（4）实验操作：用小试管取待测样品少量，加入适量的稀盐酸
实验现象：有气泡产生，溶液变为浅绿色
实验结论：一氧化碳还原氧化铁生成的固体是铁
（5）生锈的铁片样品中Fe₂O₃的质量分数40%

点评：本题通过一氧化碳还原氧化铁的化学反应让同学们了解炼铁的原理，通过对反应前后物质的变化来判断现象以及对最后的环境污染物进行处理，是同学们应掌握的基本技能．注意：用CO、H₂还原氧化铜时应注意操作的先后顺序：应先通气体，以便把装置中的空气赶净，然后再给试管加热．