Question

【題目】利用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)一:模擬工業(yè)煉鐵的生產(chǎn)過(guò)程

（1）按照裝置圖連接實(shí)驗(yàn)裝置、檢查裝置的氣密性、裝藥品、固定實(shí)驗(yàn)裝置后，主要實(shí)驗(yàn)步驟有:①通入二氧化碳:②停止通入二氧化碳:③點(diǎn)燃A、C處酒精噴燈:④熄滅A、C處酒精噴燈。正確的操作順序是_________________________；

（2）該實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉溶液的作用是_________________________；

（3）按要求完成上述過(guò)程中重要的化學(xué)方程式。

①生成煉鐵還原劑的反應(yīng)________________________；

②D中反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________。

實(shí)驗(yàn)二:測(cè)定赤鐵礦粉中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

（4）現(xiàn)稱(chēng)取l0g赤鐵礦粉于上述裝置C的硬質(zhì)玻璃管內(nèi)，向A中通入CO2.當(dāng)赤鐵礦中的Fe2O3全部還原為Fe時(shí)，剩余固體在CO的保護(hù)下冷卻、稱(chēng)量，質(zhì)量為7.9g （假設(shè)赤鐵礦中的雜質(zhì)均不與CO反應(yīng)），該赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________________________；

（5）同學(xué)們采集了用某種熱分析儀記錄的CO與Fe2O3進(jìn)行反應(yīng)時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)，并得固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線(xiàn)，如下圖所示:

[資料] CO在不同溫度條件下與氧化鐵反應(yīng)可生成四氧化三鐵、氧化亞鐵和鐵。

① 根據(jù)圖象分析，寫(xiě)出P點(diǎn)時(shí)固體成分的化學(xué)式___________；

② 固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?/span>46.4g的過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

③ 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)生成的黑色固體中是否有鐵，寫(xiě)出簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象及結(jié)論。 ____________________。

Answer 1

【答案】①③④② 吸收二氧化碳 70% Fe 取黑色固體少許于試管中，加入適量的稀鹽酸（或稀硫酸） ,若有氣泡產(chǎn)生則黑色固體中含有鐵;若無(wú)氣泡產(chǎn)生則黑色固體中不含鐵。

【解析】

（1）主要實(shí)驗(yàn)順序是：①通入二氧化碳，排盡裝置內(nèi)的空氣→③點(diǎn)燃A、C處酒精噴燈→④熄滅A、C處酒精噴燈→②停止通入二氧化碳（先熄滅酒精噴燈，等冷卻后再停止通入二氧化碳，以防止生成鐵在溫度較高時(shí)被氧化）。所以正確的操作順序是①③④②；

（2）氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，該實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉溶液的作用是吸收二氧化碳；

（3）①煉鐵還原劑是一氧化碳，生成煉鐵還原劑的反應(yīng)是碳與二氧化碳在高溫條件下生成一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；

②D中反應(yīng)是二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；

（4）設(shè)：赤鐵礦中雜質(zhì)的質(zhì)量為x。

x=3g；

赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=；

（5）①根據(jù)圖像曲線(xiàn)可知，加熱到800℃時(shí)，固體質(zhì)量不再減少，鐵的氧化物已完全反應(yīng)，此時(shí)固體為Fe；

②固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?/span>46.4g時(shí)，對(duì)應(yīng)溫度為400-500℃，鐵的氧化物與CO發(fā)生反應(yīng)時(shí)。失去氧48g-46.4g=1.6g，氧化鐵中氧元素為48g××100%=14.4g，鐵元素質(zhì)量=48g-14.4g=33.6g，殘余固體中氧元素質(zhì)量=14.4g-1.6g=12.8g。鐵、氧原子個(gè)數(shù)比=，所以此時(shí)還原產(chǎn)物為Fe3O4，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式是：；

③鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣。檢驗(yàn)生成的黑色固體中是否有鐵的方法是：取黑色固體少許于試管中，加入適量的稀鹽酸（或稀硫酸），若有氣泡產(chǎn)生則黑色固體中含有鐵；若無(wú)氣泡產(chǎn)生則黑色固體中不含鐵。