Question

精還原鐵粉是一種重要的化工原料，某興趣小組對(duì)其進(jìn)行下列研究：

【物質(zhì)制備】利用綠礬制備精還原鐵粉的工藝流程如下：

FexOy+yH₂xFe+yH₂O  Fe₃C+2H₂3Fe+CH₄粗還原鐵粉中還含有少量鐵的氧化物和Fe₃C雜質(zhì)，可用氫氣在高溫下進(jìn)一步還原，其反應(yīng)方程式為：　 ．

（1）寫出焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式　　．

（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應(yīng)所需高溫外，還能　　．

【含量測(cè)定】甲同學(xué)為得到精還原鐵粉并測(cè)定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，按如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

已知：3CH₄+4Fe₂O₃3CO₂+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(shè)每步反應(yīng)都完全且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響）．

（3）主要實(shí)驗(yàn)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(zhì)量；

②緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍₂；

③點(diǎn)燃C處酒精燈；

④點(diǎn)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(zhì)量．

（4）步驟②的目的是　，驗(yàn)證該步驟目的達(dá)到的實(shí)驗(yàn)方法是　　．

（5）反應(yīng)后C裝置中的現(xiàn)象是　　．

（6）裝置F的作用是　　．

（7）若缺少裝置D，則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將　　（“偏大”、“偏小”或“不變”）．

（8）實(shí)驗(yàn)后，甲同學(xué)根據(jù)裝置　（填A(yù)、B、C、D、E、F）的增重分別算得樣品中氧和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

（9）乙同學(xué)將10.0克粗還原鐵粉樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，經(jīng)測(cè)定共產(chǎn)生0.3克氣體．計(jì)算該粗還原鐵粉樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（要求寫出計(jì)算過程）

Answer 1

考點(diǎn)：

物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備；實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量；常見氣體的檢驗(yàn)與除雜方法；一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)；書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算；氫氣的化學(xué)性質(zhì)與燃燒實(shí)驗(yàn)．.
專題：	物質(zhì)的制備；科學(xué)探究．
分析：	鐵的氧化物和氫氣在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和水，F(xiàn)e3C和氫氣在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和甲烷； （1）氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳； （2）焦炭燃燒時(shí)能夠放出大量的熱，在高溫條件下，焦炭能和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳可以用作還原劑； （3）氫氣具有可燃性，與空氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸； （4）步驟②的目的是排出裝置中的空氣； （5）氧化鐵是紅棕色固體，鐵是黑色固體； （6）裝置F能夠防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入E裝置； （7）若缺少裝置D，不影響測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； （8）實(shí)驗(yàn)后，甲同學(xué)根據(jù)裝置B、E的增重分別算得樣品中氧和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； （9）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計(jì)算該粗還原鐵粉樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
解答：	解：氫氣在高溫下還原鐵的氧化物、Fe3C的化學(xué)方程式為：FexOy+yH2xFe+yH2O、Fe3C+2H23Fe+CH4． 故填：FexOy+yH2xFe+yH2O、Fe3C+2H23Fe+CH4． （1）焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2． 故填：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2． （2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應(yīng)所需高溫外，還能和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳． 故填：和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳． （3）主要實(shí)驗(yàn)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(zhì)量； ②緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2； ③點(diǎn)燃C處酒精燈； ④點(diǎn)燃A 處酒精燈； ⑤分別熄滅A、C處酒精燈； ⑥繼續(xù)通H2直至裝置冷卻； ⑦再次稱量必要裝置的質(zhì)量． 故填：繼續(xù)通H2直至裝置冷卻． （4）步驟②的目的是排出裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸，驗(yàn)證該步驟目的達(dá)到的實(shí)驗(yàn)方法是收集尾氣驗(yàn)純． 故填：排出裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；收集尾氣驗(yàn)純． （5）反應(yīng)后C裝置中的現(xiàn)象是紅棕色的粉末變成黑色． 故填：紅棕色的粉末變成黑色． （6）裝置F的作用是防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入E裝置． 故填：防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入E裝置． （7）若缺少裝置D，則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將不變，這是因?yàn)樾枰�的水的質(zhì)量數(shù)據(jù)是從B裝置得到的． 故填：不變． （8）實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)裝置B的增重可以計(jì)算樣品中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)裝置E的增重可以計(jì)算樣品中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)． 故填：B、E． （9）解：設(shè)該粗還原鐵粉樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x， Fe+2HCl═FeCl2+H2↑， 56             2 10.0g×x      0.3g =， x=84%， 答：該粗還原鐵粉樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%．
點(diǎn)評(píng)：	合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．