Question

精還原鐵粉是一種重要的化工原料，某興趣小組對其進行下列研究：

【物質制備】利用綠礬制備精還原鐵粉的工藝流程如下：

粗還原鐵粉中還含有少量鐵的氧化物和Fe₃C雜質，可用氫氣在高溫下進一步還原，其反應方程式為：                 、         、                         。

（1）寫出焙燒中氧化鐵與CO反應的化學方程式  ▲  。

（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應所需高溫外，還能  ▲  。

【含量測定】甲同學為得到精還原鐵粉并測定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質量分數，按如下裝置進行實驗。已知：3CH₄+4Fe₂O₃ 3CO₂+6H₂O+8Fe ，濃硫酸有吸水性，堿石灰不僅能吸收水而且能吸收CO₂。（假設每步反應都完全且不考慮裝置內原有空氣對測定結果的影響）。

（3）主要實驗步驟如下：

①按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，稱量樣品和必要裝置的質量；

②緩緩通入純凈干燥的H₂；

③點燃C處酒精燈；

④點燃A 處酒精燈；

⑤分別熄滅A、C處酒精燈；

⑥  ▲  ；

⑦再次稱量必要裝置的質量。

（4）步驟②的目的是  ▲  ，驗證該步驟目的達到的實驗方法是  ▲  。

（5）反應后C裝置中的現象是  ▲  。

（6）裝置F的作用是  ▲  。

（7）若缺少裝置D，則所測氧元素的質量分數將  ▲  （“偏大”、“偏小”或“不變”）。

（8）實驗后，甲同學根據裝置  ▲  (填A、B、C、D、E、F)的增重分別算得樣品中氧和碳元素的質量分數。

（9）乙同學將10.0克粗還原鐵粉樣品與足量稀鹽酸充分反應，經測定共產生0.3克氣體。計算該粗還原鐵粉樣品中鐵單質的質量分數。（要求寫出計算過程）

                                                 ▲

                                                           

Answer 1

(1)Fe₂O₃+3CO ====2Fe+3CO₂

(2)產生CO   

 (3)裝置冷卻后停止通H₂或繼續(xù)通H₂ 直至裝置冷卻

(4)排出裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸   收集尾氣驗純

 (5)紅棕色的粉末變成黑色

(6)防止空氣中的CO₂、水蒸氣進入E

(7)不變

(8)B、E

   (9)(寫出計算過程)（4分）

解：設該粗還原鐵粉樣品中鐵單質的質量分數為x。

Fe    +   2HCl  ===  FeCl₂     +   H₂↑ ………………1分

56                              2

10.0g*x                           0.3g  ………………1分

56 / 2    =  10.0g*x  / 0.3g            …………     x =  84%                      ………………1分

答：該粗還原鐵粉樣品中鐵單質的質量分數為84%。