Question

5．某同学为了研究炼铁的原理并测定生成铁的质量，用一氧化碳与氧化铁反应，按如图进行实验．

（1）首先，该同学称量氧化铁的质量，然后进行实验，他先打开K₁，关闭K₂，通入一氧化碳，其目的是排尽玻璃管内的空气，防止加热时因一氧化碳不纯而引起爆炸，然后关闭K₁，打开K₂，加热，反应一段时间后，冷却，再次称量固体的质量，发现固体质量减少了12克，则生成铁的质量为28g，玻璃管中发生反应的化学方程式为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）装置B中反应的化学方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（3）装置C的两个作用是吸收反应生成的二氧化碳，同时防止一氧化碳逸出污染空气（或收集较纯净的CO），
（4）实验结束后，烧杯内的溶液中含有的溶质是NaOH、Na₂CO₃写化学式）．

Answer 1

分析 （1）根据一氧化碳在高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应后固体质量减少的质量即为氧化铁中氧元素的质量，利用氧化铁中铁与氧元素的质量关系，由氧元素的质量计算出生成铁的质量；
（2）根据氢氧化钙的性质，B装置内的澄清石灰水能与反应生成的二氧化碳反应生成不溶于水的碳酸钙沉淀和水；
（3）根据氢氧化钠的性质，装置C中的氢氧化钠溶液可以把尾气中的二氧化碳全部除去，同时把剩余的一氧化碳气体收集，以防止一氧化碳排出而污染空气；
（4）根据氢氧化钠吸收二氧化碳后生成碳酸钠，可判断从装置C内排出的溶液中含有碳酸钠和氢氧化钠两种溶质．

解答 解：（1）氧化铁Fe₂O₃中Fe与O元素的质量比=（56×2）：（16×3）=7：3，因此，氧化铁中氧元素质量为12g时，铁元素的质量=12g×$\frac{7}{3}$=28g；在高温条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）装置B内的澄清石灰水中的氢氧化钙与二氧化碳反应，生成碳酸钙和水，化学方程式为CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）装置C内盛有氢氧化钠溶液可以除去尾气中的二氧化碳，同时一氧化碳气体排出装置内的溶液而被收集，防止造成空气污染；
（4）从装置C中排出的溶液含有未反应的氢氧化钠，还会含有与二氧化碳反应生成的碳酸钠；
故答案为：（1）28g；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）吸收反应生成的二氧化碳，同时防止一氧化碳逸出污染空气（或收集较纯净的CO）；
（4）NaOH、Na₂CO₃．

点评 运用对一氧化碳还原氧化铁反应操作的理解，推断改进装置中各装置的作用，是解答类似问题的一般方法．