Question

【題目】實驗室模擬煉鐵

已知B裝置中的液體為過量的氫氧化鈉與氫氧化鈣混合溶液，氫氧化鈉吸收二氧化碳能力比氫氧化鈣強。請回答下列問題：

（1）實驗過程中A處玻璃管中現(xiàn)象：_____，寫出B處反應的化學方程式:_____。

（2）實驗裝置按圖連接，請將以下四步按正確操作步驟排序：_____（填序號）。

a.點燃A處酒精噴燈

b.通入CO

c.停止通入CO

d.熄滅酒精噴燈

（3）實驗裝置圖中虛線框內(nèi)裝置起到的作用有_____（填序號）。

A.收集一氧化碳

B.吸收二氧化碳

C.檢驗二氧化碳

（4）已知此反應過程中溫度不同，可能生成鐵的不同的氧化物。原固體Fe2O3質(zhì)量為48. 0g，現(xiàn)用熱分析儀記錄CO與Fe2O3進行反應時有關數(shù)據(jù)，得到固體質(zhì)量與反應溫度的關系曲線如圖所示。

①根據(jù)圖象分析，寫出D點時固體成分的化學式_____。

②若B點生成物為一成分固定的化合物，請確定其化學式是_____。

Answer 1

【答案】玻璃管里的粉末由紅棕色逐漸變黑 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O badc ABC Fe Fe3O4

【解析】

（1）實驗過程中A處發(fā)生的反應是紅棕色的氧化鐵和一氧化碳反應生成黑色的鐵，因此玻璃管中的現(xiàn)象是：玻璃管里的粉末由紅棕色逐漸變黑。因為B裝置中的液體為過量的氫氧化鈉與氫氧化鈣混合溶液，因此裝置中B處發(fā)生的反應有兩個，化學方程式為：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。

（2）因為一氧化碳具有可燃性，如果一氧化碳和氧氣混合，加熱時可能發(fā)生爆炸，而實驗裝置的玻璃管中有空氣，所以實驗開始時必須先通一氧化碳，排盡裝置內(nèi)的空氣后再加熱；因為實驗結(jié)束時，如果先停止通一氧化碳，空氣就會進入玻璃管，灼熱的鐵就會被空氣中的氧氣氧化，所以結(jié)束時必須先停止加熱，待裝置冷卻至室溫再停止通一氧化碳。因此實驗中正確操作步驟排序為：badc。

（3）因為部分一氧化碳和氧化鐵不能完全反應，所以尾氣中含有未參加反應的一氧化碳，如果直接排放會污染空氣，實驗裝置圖中虛線框內(nèi)裝置B中液體為過量的氫氧化鈉與氫氧化鈣混合溶液，且氫氧化鈉吸收二氧化碳能力比氫氧化鈣強，氫氧化鈉溶液能吸收反應生成的二氧化碳，氫氧化鈣溶液能檢驗反應中有二氧化碳生成，且該裝置中兩根導管都伸至集氣瓶的底部，可以收集沒有參加反應的一氧化碳氣體，因此實驗裝置圖中虛線框內(nèi)裝置起到的作用有：ABC。

（4）①原固體Fe2O3質(zhì)量為48. 0g，計算可得其中鐵元素的質(zhì)量為，根據(jù)圖象，D點時固體質(zhì)量為33.6g，因此D點固體成分為鐵單質(zhì)，其化學式是：Fe。

②因為質(zhì)量為48. 0g的Fe2O3中鐵元素質(zhì)量為33.6g，而剩余固體中鐵元素質(zhì)量不變，所以B點生成物中鐵元素的質(zhì)量也為33.6g。根據(jù)鐵元素的質(zhì)量，B點生成物中氧元素的質(zhì)量為：46.4g-33.6g=12.8g，根據(jù)題意若B點生成物為一成分固定的化合物，設B點生成物的化學式為FexOy， ，解得 ，則得出B點生成物化學式是：Fe3O4。