Question

20．一碳化學(xué)是以分子中只含有一個碳原子的化合物（如CO、CH₄等）為原料來合成一系列化工原料和燃料的化學(xué)．CO是從煤的氣化或合成氣得到的．
（1）煤的氣化主要反應(yīng)有：
①2C+O₂=2CO  ②C+H₂O=CO+H₂   ③CO+H₂O=CO₂+H₂
上述反應(yīng)屬于化合反應(yīng)的是①（填序號），屬于氧化反應(yīng)的是①②③（填序號）．
（2）合成氣可通過天然氣的重整得到，如CH₄+H₂O=CO+3H₂合成氣可制二甲醚，二甲醚被稱為21世紀(jì)的新型燃料．合成氣還可用于冶煉金屬，用它冶煉鐵的部分生產(chǎn)過程示意如圖：

①二甲醚（CH₃OCH₃）可由合成氣（CO和H₂）在一定的條件下制的．用合成氣制二甲醚時，還產(chǎn)生了一種可參與大氣循環(huán)的、常溫為液態(tài)的氧化物，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O．
②合成氣在冶煉鐵的生產(chǎn)過程中所起的作用是將鐵從鐵礦石中還原出來（或還原劑）．
（3）化學(xué)興趣小組的同學(xué)為了測定某赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
Ⅰ．甲同學(xué)取一定質(zhì)量的赤鐵礦粉與過量的木炭粉混合后，用下圖所示裝置以合理的操作步驟測定（假設(shè)雜質(zhì)始終不發(fā)生變化）．

①實(shí)驗(yàn)中持續(xù)通入干燥的氮?dú)猓�加熱前緩緩�(fù)ㄈ胍欢螘r間，其作用是裝置內(nèi)的空氣排盡．
②停止加熱前是否需要先斷開a和b的連接處以防止倒吸？為什么？
不需要斷開，還需要繼續(xù)通入氮?dú)猓?br />③如果氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同學(xué)用氫氧化鈉溶液的質(zhì)最變化測定出氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏�。ㄟx填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”），原因是氫氧化鈉增重的質(zhì)量因一氧化碳的生成和氣體帶走的水蒸氣而偏�。�
Ⅱ．乙同學(xué)取礦石樣品10g，加入足量稀鹽酸，完全反應(yīng)后，共用去稀鹽酸109.5g過濾得到濾渣2g（假設(shè)雜質(zhì)既不溶于水也不與酸發(fā)生反應(yīng)）．請你和乙同學(xué)-起計(jì)算赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（請寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）化合反應(yīng)是兩種和兩種以上物質(zhì)生成一種物質(zhì)的反應(yīng)；
（2）根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫化學(xué)方程式；可以根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和用途及其煉鐵原理等方面進(jìn)行分析、判斷，從而得出正確的結(jié)論．
（3）Ⅰ、由于裝置內(nèi)空氣中的氧氣能與碳反應(yīng)生成二氧化碳，據(jù)此分析通入氮?dú)獾淖饔茫?br />根據(jù)裝置內(nèi)壓強(qiáng)的變化分析反應(yīng)結(jié)束后，熄滅噴燈的火焰后，馬上停止通入N₂，出現(xiàn)的后果；
根據(jù)反應(yīng)會生成一氧化碳和氣體帶走一部分水蒸氣造成氫氧化鈉溶液質(zhì)量的減少分析；
根據(jù)尾氣中含有一氧化碳能污染空氣分析裝置存在的問題．
Ⅱ、氧化鐵和鹽酸可發(fā)生反應(yīng)，所以剩余后的濾渣是樣品中的雜質(zhì)，從而可計(jì)算出礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，反應(yīng)后溶液是氯化鐵溶液，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算，可根據(jù)化學(xué)方程式求溶質(zhì)的質(zhì)量，溶液的質(zhì)量可根據(jù)公式：“反應(yīng)后溶液的質(zhì)量=反應(yīng)前加入的所有物質(zhì)質(zhì)量之和-雜質(zhì)的質(zhì)量-氣體的質(zhì)量-沉淀的質(zhì)量”來求出，結(jié)合已知量和方程式進(jìn)行計(jì)算即可．

解答 解：（1）化合反應(yīng)是兩種或兩種以上物質(zhì)反應(yīng)后生成另一種物質(zhì)的反應(yīng)；物質(zhì)和氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，三個反應(yīng)都是物質(zhì)和氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，故答案為：①；①②③．
（2）根據(jù)反應(yīng)物生成物和質(zhì)量守恒書寫化學(xué)方程式為：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O；合成氣為CO和H₂ 故它們能把鐵從鐵礦石中還原出來，做還原劑．
（3）Ⅰ、①由題意實(shí)驗(yàn)的目的可知，由于裝置內(nèi)空氣中的氧氣能與碳反應(yīng)生成二氧化碳，影響實(shí)驗(yàn)測定的準(zhǔn)確性．所以，通入氮?dú)獾淖饔檬牵簩⒀b置內(nèi)的空氣排盡．
②反應(yīng)結(jié)束后，微粒防止還原出的鐵重新被氧化，還需要繼續(xù)通入氮?dú)猓?br />③由于在高溫條件下，碳與氧化鐵也會生成一氧化碳，如果氫氧化鈉溶液是足量的，對二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同學(xué)用氫氧化鈉溶液的增重測定出氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏小，其理由：使氫氧化鈉增重的質(zhì)量因一氧化碳的生成和氣體帶走的水蒸氣而偏��；
Ⅱ、氧化鐵和鹽酸可發(fā)生反應(yīng)，所以剩余后的濾渣是樣品中的雜質(zhì)，赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{10g-2g}{10g}$×100%=80%
氧化鐵的質(zhì)量是8g，設(shè)反應(yīng)生成氯化鐵的質(zhì)量為x
Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O
160         325
8g           x
$\frac{160}{325}=\frac{8g}{x}$
x=16.25g        
$\frac{16.25g}{（109.5g+8g）}$×100%=13.8%；
答：赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為13.8%；
故答案為：（1）①；①②③；
（2）2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O；將鐵從鐵礦石中還原出來（或還原劑）；
（3）Ⅰ．①將裝置內(nèi)的空氣排盡；②不需要斷開，還需要繼續(xù)通入氮?dú)猓虎燮�小，氫氧化鈉增重的質(zhì)量因一氧化碳的生成和氣體帶走的水蒸氣而偏�。�
Ⅱ．赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為13.8%．

點(diǎn)評 本題主要考查了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題，有關(guān)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和對實(shí)驗(yàn)方案的評價是中考的熱點(diǎn)之一，解答計(jì)算時要據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和方程式細(xì)心分析解答．