Question

(5分) Fe₂O₃在一定條件下可轉化為Fe0：Fe₂O₃+ C0^高溫2Fe0+C0₂，反應前Fe₂O₃的質量為160克，反應過程中，Fe₂O₃的轉化率(參加反應的Fe₂O₃與反應前的Fe₂O₃的質量比)用a表示，固體中鐵元素與氧元素的質量比用m_Fe／m _Fe0表示。
(1)填寫下表中的空格：

(2)如果Fe₂O₃轉讓為Fe0的反應分兩步進行：3 Fe₂O₃十C0^高溫2 Fe₃O₄十CO₂  
Fe₃0₄十3C0^高溫2FeO十CO₂
反應后的固體中m_Fe／m_O===21／8時固體的成分可能有三種情況：
（1） Fe₃O₄     （2）▲         (填化學式、下同) （3）▲                    ．

Answer 1

(1)FeO(1分)  50﹪(或0．5 2分)
(2) Fe₂O₃和FeO(1分)  Fe₃O₄、Fe₂O₃和FeO  (1分位置可調換)

分析：（1）根據Fe₂O₃的轉化率是參加反應的Fe₂O₃與反應前的Fe₂O₃的質量比及固體中鐵元素與氧元素的質量比，利用反應前Fe₂O₃的質量為160克代入化學反應方程式來解答；
（2）根據反應后的固體中m_Fe/m_O═21/8時，利用極限法來假設只生成氧化鐵或氧化亞鐵，先計算鐵與氧元素的質量比再推測固體的成分．
解答：解：（1）根據Fe₂O₃+C0^高溫2Fe0+C0₂，Fe₂O₃的轉化率是參加反應的Fe₂O₃與反應前的Fe₂O₃的質量比，
由表格中的轉化率為100%可知，氧化鐵全部反應，
則固體成分為FeO，氧化亞鐵中Fe、O元素的質量比為56：16=7：2，符合題意；
當中m_Fe/m_O═14/5時，設參加反應的氧化鐵的質量為x，
則 Fe₂O₃+C0^高溫2Fe0+C0₂，
160            144
x            
由反應后鐵與氧元素的質量比得，
，
解得x=80g，
則轉化率為×100%=50%，
故答案為：FeO；50%；
（2）由反應可知，反應后的固體有四氧化三鐵、也可能有氧化亞鐵，
若只有四氧化三鐵，在Fe₃O₄中，鐵、氧元素的質量比為56×3：16×4=21：8，則可能反應后固體只有四氧化三鐵；
在Fe₂O₃中鐵、氧元素的質量比為56×2：16×3=7：3=21：9，
若只有氧化亞鐵，在FeO中Fe、O元素的質量比為56：16=7：2=21：6，
則7：3＜21：8＜Fe₂O₃＜7：2，
則反應后固體可能為氧化鐵和氧化亞鐵的混合物，也可能為氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵的混合物，
故答案為：Fe₂O₃和FeO；Fe₃O₄、Fe₂O₃和FeO．
點評：本題計算較復雜，考查學生利用化學反應方程式及利用信息中轉化率、元素質量比的計算，學生應充分利用信息并結合質量分數的概念、極限法、平均值法來綜合應用解答本題．