Question

將nmol木炭粉和1mol氧化亞鐵在反應(yīng)器中混合，隔絕空氣加強(qiáng)熱。

⑴ 可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有

① Fe+C＝Fe+CO↑    ② 2FeO+C＝2Fe+CO₂↑ ③ FeO+CO＝Fe+CO₂↑

和④             　　　　　　　　　　　　　　　　    

⑵ 若n＜1/4，充分反應(yīng)后，反應(yīng)器中的固體物質(zhì)是         ，氣體產(chǎn)物是          。

⑶ 若n＜4，充分批應(yīng)后，反應(yīng)器中的固體物質(zhì)是         　，氣體產(chǎn)物是           。

⑷ 若反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是混合物，n的取值范圍是             。

⑸ 若反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是混合物，且混合物中CO和CO₂的物質(zhì)的量相等，則n的值為   。

Answer 1

⑴ C+CO₂  2CO ⑵ FeO 和Fe，CO  ⑶ C和Fe，CO ⑷ 1/2<n<1 ⑸ 2/3

解析:

解該題的思路首先從多種反應(yīng)的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合反應(yīng)①和②得出：C和FeO的物質(zhì)的量比大于或等于1∶1時(shí)，只生成CO；若比值是小于或等于1∶2時(shí)，只生成CO₂。在1∶1和1∶2之間既有CO也有CO₂生成。在數(shù)軸上可分為二點(diǎn)三區(qū)間：

結(jié)合題意木炭和FeO的比值判斷某一反應(yīng)物是否過(guò)量，確定所發(fā)生的反應(yīng)。再根據(jù)反應(yīng)方程式的相加原理，簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，最后應(yīng)用范圍討論解法求解。

分析問(wèn)題⑴中前三個(gè)方程式知C有還原性，CO₂有一定的氧化性。既然題意是可能發(fā)生的反應(yīng)，所以方程④是：C+CO₂  2CO。

對(duì)于問(wèn)題⑵，n＜1/4，C和FeO物質(zhì)的量之比是1∶4，說(shuō)明FeO過(guò)量，所以，容器內(nèi)的固體除產(chǎn)物Fe外，還應(yīng)有FeO，而氣體只有CO₂。

對(duì)于問(wèn)題⑶，C和FeO物質(zhì)的量之比是4∶1，說(shuō)明木炭過(guò)量。從反應(yīng)區(qū)間知，經(jīng)充分反應(yīng)后，容器內(nèi)的固體除產(chǎn)物Fe外， 還應(yīng)有木炭，而氣體只有CO。

對(duì)于問(wèn)題⑷，氣體產(chǎn)物是混合物，只能是CO和CO₂，則固體物質(zhì)只有Fe，根據(jù)前面的分析，n值應(yīng)在1∶1和1∶2之間，即1/2＜n＜1，說(shuō)明木炭既要參加①式反應(yīng)，又要參加②式反應(yīng)。

對(duì)于問(wèn)題⑸，要求混合氣體中CO和CO₂物質(zhì)的量相等，可將①式和②式按題意相加得：

3FeO+2C3Fe+CO↑+CO₂↑，若FeO為1mol，則C為2/3。