Question

2．實驗室中用含少量CO₂雜質(zhì)的CO來還原鐵的氧化物Fe_xO_y，并證明CO能夠還原Fe_xO_y，且本身被氧化為CO₂，實驗所提供的各種儀器和藥品如圖：
（1）實驗時，上述儀器裝置的正確連接順序是（填寫各接口的代號）．
混合氣體→D，C接（F），（E）接A，B接H，G接I．
（2）在裝置乙中發(fā)生反應的化學方程式是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
（3）在裝置甲中發(fā)生反應的化學方程式是Fe_xO_y+yCO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yCO₂．
（4）丙裝置中澄清石灰水的作用是檢驗CO₂是否除凈．
（5）經(jīng)定量測定，0.4g Fe_xO_y與CO反應生成的氣體通入過量的澄清石灰水中，生成0.75g白色沉淀，則Fe_xO_y中x：y是2：3．
（6）實驗過程中，能說明CO能夠還原Fe_xO_y的實驗現(xiàn)象是固體粉末從紅棕色變黑色．能夠說明CO被氧化成CO₂的實驗現(xiàn)象是丁中澄清石灰水變渾濁．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實驗目的“用含少量CO₂雜質(zhì)的CO來還原鐵的氧化物Fe_xO_y，并證明CO能夠還原Fe_xO_y，且本身被氧化為CO₂”分析每個裝置的作用，然后連接各裝置；
（2）裝置乙中盛放的是NaOH溶液，能夠與二氧化碳反應生成碳酸鈉，用于除去混合氣體中的二氧化碳；
（3）裝置甲中CO與Fe_xO_y在高溫下反應生成二氧化碳和鐵，據(jù)此寫出反應的化學方程式；
（4）該實驗目的中需要檢驗CO被氧化物二氧化碳，而原混合氣體中的二氧化碳必須除去，則丙中澄清石灰水用于證明二氧化碳已經(jīng)除盡；
（5）依據(jù)C守恒關系可得：CO～CO₂～CaCO₃，F(xiàn)e_xO_y中氧的質(zhì)量為：m（CO₂）-m（CO），根據(jù)碳酸鈣的量可計算出該氧化物中氧元素的物質(zhì)的量、質(zhì)量，然后根據(jù)該氧化物的質(zhì)量計算出鐵元素的質(zhì)量，最后計算出鐵元素與氧元素的物質(zhì)的量之比即可；
（6）根據(jù)（5）可知，該氧化物為紅棕色的氧化鐵，當固體從而紅棕色變?yōu)楹谏珪r，證明氧化鐵被CO還原；當丁中澄清石灰水變渾濁時，證明CO被氧化成二氧化碳．

解答 解：（1）實驗室中用含少量CO₂雜質(zhì)的CO來還原鐵的氧化物Fe_xO_y，并證明CO能夠還原Fe_xO_y，且本身被氧化為CO₂，首先需要用氫氧化鈉溶液除去混合氣體中的二氧化碳，然后用澄清石灰水檢驗二氧化碳已經(jīng)除盡，開始用CO還原該鐵的氧化物，再用澄清石灰水檢驗CO被氧化成二氧化碳，最后用點燃的方法除去剩余的CO，所以裝置連接順序為：混合氣體→D，C接（F），（E）接A，B接H，G接I，
故答案為：D；C；A；B；H；G；I；
（2）裝置乙中的氫氧化鈉溶液能夠與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，
故答案為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（3）裝置甲中Fe_xO_y與一氧化碳在高溫下發(fā)生氧化還原反應，反應的化學方程式為：Fe_xO_y+yCO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yCO₂，
故答案為：Fe_xO_y+yCO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yCO₂；
（4）丙中澄清石灰水能夠檢驗原混合氣體中的二氧化碳已經(jīng)除盡，從而避免了對后續(xù)實驗的干擾，
故答案為：檢驗CO₂是否除凈；
（5）依據(jù)C守恒關系可得：CO～CO₂～CaCO₃，
0.75g白色沉淀為碳酸鈣，則：n（CaCO₃）=n（CO）=$\frac{0.75g}{100g/mol}$=7.5×10^-3mol，
則Fe_xO_y中氧元素的質(zhì)量為：m（CO₂）-m（CO）=44 g•mol^-1×7.5×10^-3mol-28 g•mol^-1×7.5×10^-3mol=0.12g，
0.4g Fe_xO_y中鐵元素的物質(zhì)的量為：n（Fe）=$\frac{0.4g-0.12g}{56g/mol}$=0.005mol，
0.4g Fe_xO_y中氧元素的物質(zhì)的量為：n（O）=$\frac{0.12g}{16g/mol}$=0.0075 mol，
則：$\frac{x}{y}$=$\frac{0.005mol}{0.0075mol}$=$\frac{2}{3}$，
故答案為：2：3；
（6）根據(jù)（5）可知，該氧化物為紅棕色的Fe₂O₃，當固體從而紅棕色變?yōu)楹谏珪r，證明氧化鐵被CO還原；若丁中澄清石灰水變渾濁時，證明CO被氧化成二氧化碳，
故答案為：固體粉末從紅棕色變黑色；丁中澄清石灰水變渾濁．

點評 本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)實驗，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力，注意掌握鐵及其化合物性質(zhì)，明確實驗目的為解答關鍵，注意化學實驗基本操作方法及實驗裝置的連接順序．