Question

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，F(xiàn)e₂O₃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：

mFe/m 0	7/3	14/5	7/2
固體成份	Fe2O3	Fe2O3、Fe0
轉化率（α）	0		100%

（2）如果Fe₂O₃轉讓為Fe0的反應分兩步進行：3Fe₂O₃+C0

高溫  .

2Fe₃O₄+CO₂   Fe₃0₄+3C0

高溫  .

2FeO+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

分析：（1）根據(jù)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(jù)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(jù)Fe₂O₃+C0

高溫  .

2Fe0+C0₂，F(xiàn)e₂O₃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            

144x

160

 
由反應后鐵與氧元素的質量比得，

(160g-xg)× 56×2 56×2+16×3 ×100%+ 144x 160 × 56 56+16 ×100%

(160g-xg)× 16×3 56×2+16×3 ×100%+ 144x 160 × 16 56+16 ×100%

=

14

5

，
解得x=80g，
則轉化率為

80g

160g

×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(shù)的概念、極限法、平均值法來綜合應用解答本題．