Question

5．還原性鐵粉在潮濕的空氣中容易生銹．現(xiàn)有m₁ g生銹的鐵粉樣品，某興趣小組同學(xué)按如圖所示裝置進行實驗，測定該樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（鐵銹按氧化鐵處理）．
（1）請寫出發(fā)生在玻璃管內(nèi)的化學(xué)方程式    3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ．
（2）上述實驗過程中，在加熱前后都要通一會兒CO氣體的作用是：①排出玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；②防止鐵重新被氧化．
（3）完全反應(yīng)后，甲同學(xué)稱得鐵粉的質(zhì)量為m₂ g，同時測得裝置B增重m₃ g，則鐵粉樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？（請選擇合適數(shù)據(jù)進行計算，并寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）運用一氧化碳高溫條件下和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳解答．
（2）根據(jù)操作步驟及注意事項分析，并從得氧失氧的角度分析CO的作用；（3）根據(jù)裝置B增重m₃g，計算出氧化鐵的質(zhì)量，然后根據(jù)鐵粉樣品的總質(zhì)量計算氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）一氧化碳高溫條件下和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，故答案：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）因為CO具有可燃性，遇到空氣易發(fā)生爆炸，故先通CO的目的是：排出玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；
被還原出來的鐵在溫度較高的情況下遇到空氣中的氧氣容易重新被氧化，所以等停止加熱后還有繼續(xù)通CO至試管冷卻的目的是：防止鐵重新被氧化；
答案：排出玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；防止鐵重新被氧化；
（3）裝置B增重m₃g，說明有m₃g二氧化碳生成，所以我們可以設(shè)生成m₃g二氧化碳需要氧化鐵X
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ 
         160                     132
          X                       m₃g
$\frac{160}{X}=\frac{132}{{m}_{3}g}$，X=$\frac{40{m}_{3}}{33}$
所以樣品中含氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{40{m}_{3}}{\frac{33}{{m}_{1}}}$=$\frac{40{m}_{3}}{33{m}_{1}}$．

點評 題通過一氧化碳還原氧化鐵的反應(yīng)，考查相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式的書寫和計算，要同學(xué)們具有綜合的化學(xué)知識，才可做好此題．