Question

某校化学课外小组的同学利用如图仪器或装置做CO还原Fe₂O₃的实验（Fe₂O₃样品中杂质不参加反应）

查阅资料可知：甲酸（HCOOH）通常是一种无色易挥发的液体，它在浓硫酸存在时加热发生如下反应：HCOOH 

浓H2SO4  .

△

CO↑+H₂O．请回答下列问题：
（1）实验室选用①作发生装置，将甲酸滴入浓硫酸中制取CO．要除去CO中混有的少量甲酸蒸气，最好选用上图中的

 

进行洗气；检验CO还原Fe₂O₃的气体产物应选用装置

 

，待检验的气体应从

 

管口进入；CO有毒，可采用

 

的方法处理该实验的尾气，以减少污染物的排放．
（2）写出检验CO还原Fe₂O₃的气体产物时发生反应的化学方程式．
（3）从开始加热到实验结束，粉末的颜色是如何变化的？如何检验固体是否被还原成铁单质？
（4）利用以上装置可以测定Fe₂O₃样品中Fe₂O₃的质量分数．测定方法是：取10.0g Fe₂O₃样品做实验，待完全反应并冷却后，称得玻璃管中剩余固体的总质量为7.6g．求该样品中Fe₂O₃的质量分数．

Answer 1

考点：一氧化碳还原氧化铁,常见气体的检验与除杂方法,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：金属与金属材料

分析：（1）从石灰水及氢氧化钠溶液的吸收能力分析吸收甲酸的效果即可，CO还原Fe₂O₃的气体产物是二氧化碳，一般用石灰水进行检验，检验的气体一般是从长管进入洗气瓶，一氧化碳具有可燃性．
（2）通常用澄清的石灰水来检验二氧化碳的存在．
（3）从氧化铁的反应前后物质的种类变化判断其颜色的变化以及铁能被磁铁、能与稀盐酸反应吸引分析即可；
（4）反应中氧化铁还原为铁，质量减轻，运用差量法可求出氧化铁的质量，再利用质量分数公式求算．

解答：解：（1）氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液都能够吸收CO中混有的少量甲酸气体，但是氢氧化钠溶液的吸收能力比氢氧化钙溶液强．需要检验的气体应从长管F进入，短管E导出，一氧化碳具有可燃性，可以将其点燃处理或收集起来；
（2）二氧化碳与澄清的石灰水反应生成碳酸钙白色沉底和水；
（3）从开始加热到实验结束，氧化铁粉末最终变成铁，所以颜色变化为由红棕色变为黑色．生成的铁能被磁铁吸引，还能与稀盐酸反应释放出气体；
（4）原有样品为氧化铁（10g），待样品完全反应并冷却后，称量玻璃管内剩余固体的质量为7.6，故减轻值为2.4g，实质就是氧元素的质量，运用差量法解题．
设氧化铁的质量为X
3CO+Fe₂O₃

高温  .

3CO₂+2Fe△m
    160            112 48
     X                 2.4g

160

48

=

X

2.4g

X=8g
氧化铁的质量分数为：

8g

10.0g

×100%=80%．
故答案为：（1）②；③；E；点燃（或收集）；
（2）Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）红变黑； 用磁铁吸引，若固体能被吸引，证明生成了铁单质，否则没有生成铁单质（或取少量冷却后的固体，加入稀盐酸，有气泡产生，证明生成了铁单质，否则没有生成铁单质）．
（4）80%．

点评：本题考查了一氧化碳还原氧化铁的反应原理、步骤、实验现象、尾气处理以及应用．要注意有毒气体不能随意排放，必须经过处理后变成无害物质再排放．