Question

【题目】一氧化碳还原氧化铁

【查阅资料】

1. 氢氧化钙溶液能吸收二氧化碳；

2. 一氧化碳还原氧化铁是逐步失去氧元素的过程。

铁及铁的氧化物	Fe	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色	黑色	黑色	红棕色	黑色
能否被磁铁吸引	能	不能	不能	能

【实验探究】兴趣小组设计了如图实验装置进行实验。

将24.0g氧化铁粉末放入玻璃管中，反应一段时间后，得到黑色固体粉末，并能全被磁铁吸引。兴趣小组猜想黑色粉末可能是（1）铁粉；（2）四氧化三铁；（3）你的猜想是________。

反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如下表：

	反应前	反应一段时间后
Ⅰ 组	玻璃管和红色粉末的总质量为44.0 g	玻璃管和固体物质的总质量为43.2g
Ⅱ 组	试管和所盛溶液的总质量为30.0 g	洗气瓶和瓶中物质 的总质量为32.1g

【交流讨论】

（1）在装置A中先通CO气体的作用是__________。

（2）应该选择________组的实验数据计算来确定黑色粉末的成分，不选择另一组的理由是______。

最终计算结果表明：黑色粉末是__________，请写出该变化的化学方程式_______________。

Answer 1

【答案】 铁粉和四氧化三铁 排尽管中的空气 Ⅰ CO跑出时带有一定水分 四氧化三铁 3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2

【解析】本题考查了工业炼铁原理的实验，在分析反应产物时根据质量守恒定律进行分析。

实验探究：黑色固体粉末可能是一种物质，也可能是两种物质的混合物，所以猜想是Fe和Fe3O4的混合物；

交流讨论：（1）一氧化碳和空气的混合物，点燃或受热时可能发生爆炸，加热前应先通CO一会，其作用是排尽装置内空气，避免爆炸；

（2）应该选择Ⅰ组的实验数据计算来确定黑色粉末的成分，不选择另一组的理由是CO跑出时带有一定水分；一氧化碳与氧化铁的反应实质是一氧化碳夺取了氧化铁中氧元素，玻璃管和红色粉末的总质量减少了44g-43.2g=0.8g，24g的氧化铁中含铁元素的质量为24g××100%=16.8g，氧元素的质量为24g-16.8g=7.2g， 根据质量守恒定律可知黑色固体中铁元素的质量为16.8g，氧元素的质量=7.2g-0.8g=6.4g，铁元素与氧元素的质量比为 16.8g:6.4g=21:8，四氧化三铁中铁元素与氧元素的质量比=56×3:16×4=21:8，所以反应生成的黑色固体为四氧化三铁，反应的化学方程式是：3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2。