Question

下图是课堂模拟炼铁的实验装置．小明按照下图进行实验：
（1）在硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为：

3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂

．
（2）装置中酒精灯的作用是

防止没反应的一氧化碳污染空气

，
（3）实验结束，小明观察到红色固体全部变黑了，为了进一步验证其固体成分．
小明查到下列资料：
Ⅰ一氧化碳还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质；
Ⅱ铁的各种氧化物中，氧化铁为红棕色，其余都为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引．
Ⅲ铁的氧化物都能与酸反应而溶解．
小明取用少量黑色粉末置于小烧杯中，加入适量的

硫酸铜

试剂，经过实验观察到

黑色固体全部消失，有红色固体生成

现象，说明氧化铁全部被还原为铁单质．
（4）小明重新取用生成的黑色粉末5.6g，加入至146.6g一定质量分数的稀硫酸中，充分反应后，固体完全消失．请问，反应最多能产生气体多少克？完全反应后，生成物质的溶质质量分数为多少？（请严格按照计算题格式完成．）

Answer 1

分析：（1）根据方程式的写法考虑本题；
（2）根据反应后没参加反应的一氧化碳能污染空气考虑；
（3）根据铁和铁的氧化物区别考虑，铁和铁的氧化物都能与酸反应，但铁的氧化物不能与盐反应，铁却能与盐反应；
（4）根据铁的质量算出氢气的质量，根据铁的质量算出硫酸亚铁的质量，再用硫酸亚铁的质量除以反应后溶液质量即可．

解答：解：（1）写方程式的步骤是一写二配三注明四等号：反应物是一氧化碳和氧化铁，生成物是铁和二氧化碳，反应条件是高温，用观察法配平；
（2）用酒精灯将没参加反应的一氧化碳转化为二氧化碳，因为一氧化碳有毒能污染空气；
（3）铁和铁的氧化物都能与酸反应，但铁的氧化物不能与盐反应，铁却能与盐反应，所以加入硫酸铜，只有铁与硫酸铜反应且生成红色的铜，如果反应结束黑色固体全部消失，说明生成物中全是铁；
（4）设5.6g铁完全反应生成氢气质量为X，生成硫酸亚铁质量为Y则：
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152   2
5.6g       Y    X
根据：

56

2

=

5.6g

X

解得X=0.2g，根据：

56

152

=

5.6g

Y

解得Y=15.2g，反应后溶液的质量为：5.6g+146.6g-0.2g=152g，所以完全反应后，生成物质的溶质质量分数为

15.2g

152g

×100%=10%．
故答案为：
（1）3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
（2）防止没反应的一氧化碳污染空气；
（3）硫酸铜；黑色固体全部消失，有红色固体生成；
（4）0.2g；10%．

点评：通过回答本题知道了炼铁的反应原理，尾气处理方法，鉴别生成物的方法，进一步熟悉了利用方程式进行计算的方法．