Question

3．鋼鐵的冶煉是我國古代的化學工藝，請你參與到以下煉鐵的實驗中探究（一）煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應，某同學利用該原理設計了一個實驗，實驗裝置見圖，對實驗進行分析并回答：
（1）給玻璃管加熱的儀器叫酒精噴燈，要用其外焰（填“外焰”、“內(nèi)焰”或“焰心”）進行加熱．
（2）寫出CO還原Fe₂O₃的化學方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（3）實驗前“通入CO”與“開始加熱”的順序是先通入CO再開始加熱；
（4）實驗要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈，其作用是防止一氧化碳污染環(huán)境．
（5）實驗室里，用如圖所示裝置還原氧化鐵的過程中，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵或鐵等固體物質．關于該實驗，下列說法錯誤的是C．
A．實驗時，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應有二氧化碳生成
B．實驗結束時，玻璃管中紅棕色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵
C．反應后，玻璃管中的固體物質的質量比反應前減少了，證明一定有鐵生成
（6）用該方法煉出的鐵是否是生鐵？不是．
探究（二）
（7）小明另取鐵樣品（雜質不與鹽酸反應）10克，加100克稀鹽酸后，恰好完全反應，反應后得混合物109.8克，求①樣品中鐵的質量分數(shù)②稀鹽酸的溶質質量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）酒精燈火焰中，外焰溫度最高；
（2）高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳；
（3）一氧化碳具有可燃性，與空氣或氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發(fā)生爆炸；
（4）一氧化碳燃燒生成二氧化碳；
（5）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
除鐵粉以外，四氧化三鐵、氧化亞鐵也是黑色的；
（6）生鐵的主要成分是鐵，還含有碳等物質；
（7）鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進行相關方面的計算．

解答 解：（1）由于酒精噴燈的外焰的溫度最高，加熱時要用外焰進行加熱．
故填：外焰．
（2）一氧化碳還原氧化鐵（Fe₂O₃），主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）由于玻璃管內(nèi)有空氣，通入一氧化碳高溫時易發(fā)生爆炸，所以實驗前先通入CO，排凈玻璃管中的空氣再開始加熱．
故填：先通入CO再開始加熱．
（4）為了防止一氧化碳對大氣的污染，所以，實驗時要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈除去反應剩余的CO．
故填：防止一氧化碳污染環(huán)境．
（5）A、試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應有二氧化碳生成，該選項說法正確；
B、因此反應也可能生成四氧化三鐵或氧化亞鐵，它們也是黑色的，所以玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵，該選項說法正確；
C、由題意可知，此反應中的生成物可能有鐵粉和四氧化三鐵、氧化亞鐵，所以玻璃管中的固體物質的質量比反應前減少了，證明一定有鐵生成的說法是錯誤的，該選項說法不正確．
故選：C．
（6）用該方法煉出的鐵不是生鐵，因為生鐵是含有碳元素的混合物，而該方法得到的是鐵單質．
故填：不是．
（7）設鐵的質量為x，氯化氫質量為y，
反應前后的質量差即為反應生成氫氣的質量，因此生成氫氣的質量為：10g+100g-109.8g=0.2g，
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，
56  73         2 
x   y        0.2g
$\frac{56}{x}$=$\frac{73}{y}$=$\frac{2}{0.2g}$，
x=5.6g，y=7.3g，
樣品中鐵的質量分數(shù)為：$\frac{5.6g}{10g}$×100%=56%，
稀鹽酸的溶質質量分數(shù)為：$\frac{7.3g}{100g}$×100%=7.3%，
答：樣品中鐵的質量分數(shù)為56%，稀鹽酸的溶質質量分數(shù)為7.3%．

點評 本題主要考查一氧化碳與氧化鐵反應實驗裝置、實驗現(xiàn)象、一氧化碳的化學性質和污染，屬基礎性知識考查題．