Question

6．鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎．
（1）如圖1是教材中煉鐵高爐及爐內(nèi)化學變化過程示意圖，根據(jù)圖示回答下列問題．
若圖中采用的鐵礦石的主要成分為氧化鐵，請寫出煉鐵反應的化學方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）出鐵口流出的鐵水分類上屬于混合物．（純凈物、混合物）
【設計實驗】
實驗室制備純凈的一氧化碳，用一氧化碳還原氧化鐵粉末的實驗如下圖2、圖3，圖2中A是實驗室用草酸（H₂C₂O₄）和濃硫酸加熱制取一氧化碳的氣體發(fā)生裝置，反應的化學方程式是：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO↑+CO₂↑+H₂O．

請回答下列問題：
（1）圖2中，A 裝置中乳膠管的作用是使上下壓強相等，便于濃硫酸流下．
（2）按圖3實驗時，應該先通CO．（填“通CO”或“點燃酒精燈”）
【進行實驗】
該小組按上述實驗設計，在一定溫度下進行了實驗，測得下列數(shù)據(jù)：
①反應前玻璃管和內(nèi)盛氧化鐵粉末的總質量66.0g（玻璃管的質量為60.0g）
②反應后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質量65.8g（冷卻到室溫稱量）
【分析與討論】
本實驗中，玻璃管內(nèi)固體粉末由紅色全部變?yōu)楹谏�．小明同學認為該黑色固體全部是鐵，但小華同學提出了質疑，于是大家提出查閱資料．
【查閱資料】
①一氧化碳還原氧化鐵的固體產(chǎn)物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關．
②一氧化碳還原氧化鐵的實驗過程中固體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵．

物質， 性質	四氧化三鐵	氧化亞鐵	氧化鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	紅色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【實驗與猜想】①該小組同學將反應后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和氧化亞鐵．
②進行猜想：黑色固體粉末可能是以下三種情況：
甲：全部為鐵；   乙：全部為四氧化三鐵；丙：鐵和四氧化三鐵的混合物．
【得出結論】通過實驗中獲得的數(shù)據(jù)進行計算：
（1）生成的黑色固體粉末的質量為5.8g．
（2）由計算判斷乙猜想是正確的（填甲、乙、丙）．
【反思與評價】①一氧化碳還原氧化鐵實驗中，若要得到鐵可適當提高反應溫度和延長反應時間．同時結束時應先熄滅酒精噴燈，再停止通入CO，防止鐵被繼續(xù)氧化．
②實驗裝置圖中采用虛線框內(nèi)的裝置，其作用有AC
A．收集一氧化碳     B．吸收二氧化碳     C．檢驗二氧化碳．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下反應能生成鐵和二氧化碳進行分析；
（2）根據(jù)出鐵口流出的鐵水是由鐵和碳組成的進行分析；
【設計實驗】
（1）根據(jù)燒瓶內(nèi)的壓強進行分析；
（2）根據(jù)一氧化碳的性質結合實驗的步驟進行分析；
【實驗與猜想】】①依據(jù)表中信息找到不能被磁鐵吸引的物質即可；
②由于鐵與四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，所以可對黑色固體進行猜測；
【得出結論】（1）根據(jù)實驗得出的數(shù)據(jù)進行分析；
（2）根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)結合氧化鐵的化學式可求出氧化鐵中氧的質量，再用反應前后物質的質量差與之比較判斷即可；
【反思與評價】①根據(jù)實驗結束時的正確操作進行分析；
②信息資料分析方法及二氧化碳和氫氧化鈣溶液的反應且一氧化碳有毒需要進行尾氣處理進行分析．

解答 解：（1）氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下反應能生成鐵和二氧化碳，化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）出鐵口流出的鐵水是由鐵和碳組成的，屬于混合物；
【設計實驗】
（1）反應發(fā)生后，燒瓶內(nèi)的氣體壓強會使分液漏斗中的液體，難以進入燒瓶中，所以用乳膠管將分液漏斗和燒瓶連成一個容器，便于液體順利滴下；
（2）因為一氧化碳具有可燃性，容易發(fā)生爆炸，因此要先通入一氧化碳，排盡空氣，防止爆炸；
【實驗與猜想】】①黑色固體粉末全部能被吸引，說明黑色粉末中含有鐵，或含有四氧化三鐵，或含有鐵和四氧化三鐵，不可能含有氧化亞鐵和氧化鐵；
②通過分析可知，黑色固體粉末可能是：全部是鐵，或全部是四氧化三鐵，或鐵和四氧化三鐵；
【得出結論】（1）生成的黑色固體粉末的質量為：65.8g-60g=5.8g；
（2）依據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)可知氧化鐵的質量是：66g-60g=6g，這些氧化鐵中含有的氧元素質量是：6g×$\frac{3×16}{3×56+4×16}$×100%=1.8g，由于反應前后固體的質量差即為氧化鐵失掉的氧的質量，所以可知反應前后失掉的氧的質量是：66g-65.8g=0.2g，所以該固體不可能全是鐵，固體中還有1.6g氧元素沒有失掉，假設全是四氧化三鐵則其含有的氧元素質量是：5.8g×$\frac{4×16}{3×56+4×16}$×100%=1.6g，故全部是四氧化三鐵，所以該固體粉末是四氧化三鐵，猜想乙是正確的；
【反思與評價】①一氧化碳還原氧化鐵實驗中，若要得到鐵可適當提高反應溫度和延長反應時間．同時結束時應先熄滅酒精燈，再停止通CO，防止鐵被繼續(xù)氧化；
②由于一氧化碳不能與氫氧化鈣反應，結合裝置的特點可知該裝置能收集一氧化碳，同時排出氫氧化鈣溶液；二氧化碳和氫氧化鈣溶液能反應產(chǎn)生沉淀，所以可以用來檢驗二氧化碳，故選：AC．
故答案為：（1）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）混合物；  
【設計實驗】
（1）使上下壓強相等，便于濃硫酸流下；  
（2）通CO；
【實驗與猜想】氧化亞鐵；
乙：全部為四氧化三鐵；丙：鐵和四氧化三鐵的混合物；
【得出結論】（1）5.8g；
（2）乙；    
【反思與評價】①熄滅酒精噴燈，停止通入CO； 
②AC．

點評 本題是與煉鐵相關的實驗探究題，綜合性較強，尤其是利用數(shù)據(jù)對混合物的判斷提高了試題的難度，只要是掌握固體質量變化是氧元素失掉的實質便可迎刃而解．