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：

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，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(shù)，按如下裝置進行實驗．

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(xiàn)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(shù)將　　（“偏大”、“偏小”或“不變”）．

（8）實驗后，甲同學根據(jù)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(shù)．

（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(jīng)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(shù)．（要求寫出計算過程）

Answer 1

考點：

物質的相互轉化和制備；實驗探究物質的組成成分以及含量；常見氣體的檢驗與除雜方法；一氧化碳的化學性質；書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式；根據(jù)化學反應方程式的計算；氫氣的化學性質與燃燒實驗．.
專題：	物質的制備；科學探究．
分析：	鐵的氧化物和氫氣在高溫條件下反應生成鐵和水，F(xiàn)e3C和氫氣在高溫條件下反應生成鐵和甲烷； （1）氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳； （2）焦炭燃燒時能夠放出大量的熱，在高溫條件下，焦炭能和二氧化碳反應生成一氧化碳，一氧化碳可以用作還原劑； （3）氫氣具有可燃性，與空氣混合達到一定程度時，遇明火會發(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入E裝置； （7）若缺少裝置D，不影響測氧元素的質量分數(shù)； （8）實驗后，甲同學根據(jù)裝置B、E的增重分別算得樣品中氧和碳元素的質量分數(shù)； （9）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算該粗還原鐵粉樣品中鐵單質的質量分數(shù)．
解答：	解：氫氣在高溫下還原鐵的氧化物、Fe3C的化學方程式為：FexOy+yH2xFe+yH2O、Fe3C+2H23Fe+CH4． 故填：FexOy+yH2xFe+yH2O、Fe3C+2H23Fe+CH4． （1）焙燒中氧化鐵與CO反應的化學方程式為：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所需高溫外，還能和二氧化碳反應生成一氧化碳． 故填：和二氧化碳反應生成一氧化碳． （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繼續(xù)通H2直至裝置冷卻； ⑦再次稱量必要裝置的質量． 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，防止加熱時發(fā)生爆炸，驗證該步驟目的達到的實驗方法是收集尾氣驗純． 故填：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）反應后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、水蒸氣進入E裝置． 故填：防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進入E裝置． （7）若缺少裝置D，則所測氧元素的質量分數(shù)將不變，這是因為需要的水的質量數(shù)據(jù)是從B裝置得到的． 故填：不變． （8）實驗后，根據(jù)裝置B的增重可以計算樣品中氧元素的質量分數(shù)，根據(jù)裝置E的增重可以計算樣品中碳元素的質量分數(shù)． 故填：B、E． （9）解：設該粗還原鐵粉樣品中鐵單質的質量分數(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的質量分數(shù)為84%．
點評：	合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．