Question

钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志．图1是实验室模拟炼铁的装置图．

（1）写出图1中A处发生的化学反应方程式：______；
（2）实验过程中通入CO质量与红色粉末质量的关系如图2所示．根据图示，下列说法不正确的是______；（填序号）
①a点表示开始通入CO，反应开始发生；
②b点表示通入CO一段时间后加热，反应开始发生；
③c点表示红色粉末已充分参加反应；
④d点表示反应结束后仍需继续通入CO；
⑤可根据通入CO的质量计算出红色粉末的质量．
（3）图1装置中的不足之处是______．
（4）该实验炼制的铁与工业炼制出的铁最大的区别是______．
（5）某化学小组的同学们利用上述实验对一份固体样品进行了探究．通过实验已确定该样品由氧化铁和铁粉混合而成．他们取了7.2g固体样品，用图1所示的装置重新实验，测定的部分数据如图3所示，则原样品中铁元素与氧元素的质量比是______．

Answer 1

解：（1）红色粉末是氧化铁，氧化铁和一氧化碳在高温条件下生成铁和二氧化碳，方程式是：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；
故答案为：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；
（2）实验开始先通入一氧化碳，排尽试管内空气，防止加热发生爆炸，反应完成要继续通一氧化碳，防止生成的铁被氧化，此两步一氧化碳都未发生反应，所以不能根据通入一氧化碳的质量 进行计算，a-b红色粉末的质量未变，说明反应尚未开始；
故选①⑤；
（3）一氧化碳有毒，未发生反应的一氧化碳要进行处理，图中缺乏尾气处理装置；
故答案为：没有对尾气进行处理；
（4）工业炼制的是生铁，含有一定量的碳，此处炼制的是纯铁，二者一个是纯净物，一个是混合物；
故答案为：该实验炼制的铁是纯净物，工业炼制的生铁是混合物，含有一定量的碳；
（5）一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以玻璃管固体减少的质量是氧化铁中氧元素的质量．
解：设氧化铁的质量为x．
3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂ 固体减少的质量
160 　 112 160-112=48
x 7.2g-6g 　
= 　
x=4g
所以样品中铁粉的质量是7.2g-4g=3.2g
样品中Fe元素总质量：3.2g+4g××100%=6g
O元素总质量：4g××100%=1.2g
所以样品中铁元素与氧元素的质量比是：6g：1.2g=5：1
答：该样品中铁元素与氧元素的质量比是5：1．
分析：（1）根据反应物、生成物和反应条件书写方程式；
（2）实验开始先通入一氧化碳，排尽试管内空气，防止加热发生爆炸，反应完成要继续通一氧化碳，防止生成的铁被氧化，此两步一氧化碳都未发生反应，a-b红色粉末的质量未变，说明反应尚未开始；
（3）一氧化碳有毒，未发生反应的一氧化碳要进行处理；
（4）工业炼制的是生铁，此处炼制的是纯铁；
（5）根据图示用差量法可以计算．根据一氧化碳只与氧化铁反应，根据提供的数据计算出氧化铁的质量，然后计算出样品中铁粉的质量分数；
（2）根据（1）的计算结果可知氧化铁的质量，可计算出7.2g固体样品中铁的质量，然后再加上4g氧化铁中铁的质量，即得铁元素总质量；再根据化学式中元素的质量分数，计算出氧化铁中氧元素的质量，然后求二者的比值．
点评：本题对一氧化碳还原氧化铁进行了综合的考查，既包括方程式、实验步骤、装置等知识的考查，又考查了相关计算，有一定的难度．