Question

【题目】我国钢铁年产量居世界第一，为国民经济的发展奠定了坚实的基础。工业上以空气、铁矿石、石灰石和______为原料来冶炼生铁。铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，某炼铁厂用赤铁矿来炼铁，其炼铁的主要原理是______（用化学方程式表示）。

已知某铁锈的成分为 Fe2O3xH2O 和 FeCO3，某兴趣小组的同学在老师指导下测定其组成。

【提出问题】

（1）根据铁生锈得成分推测，参加反应的除了空气中的氧气和水煤气之外，还有_______ 参加了反应。

（2）如何确定此铁锈的组成？

【查阅资料】

①Fe2O3xH2O 失去结晶水温度为 110oC，FeCO3 在 282 oC 分解为 FeO 和 CO2，Fe2O3 在 300oC时不分解。

②本实验条件下，二氧化碳气体的密度为 1.80g/L，装置内空气中的水蒸气和二氧化碳对相 关数据测定的影响可忽略不计。

【设计方案】兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置（夹持仪器省略）进行实验。（B、D 装置中药品均足量）

【实验步骤】

①连接仪器，并检查装置气密性。

②取一定量此铁锈样品，准确称得其质量为 5.44g。

③按上图所示装入药品，测量并记录相关数据 I。

④连接 A、B、C 装置，关闭装置 A 中活塞，C 装置读数后，控制 A 装置在 300 oC 进行实验。当观察到 C 装置中有____________现象时，停止加热，待装置冷却后，再次测量并记 录相关数据 II。

【相关数据】

	Ⅰ	Ⅱ
A 装置的质量/g	55.44	53.92
B 装置的质量/g	102.00	103.08
C 装置读数/mL	0	244.4

【问题讨论】

（1）量气管中水面上油的作用是___________________。 分析计算测量的数据，FeCO3 的质量为_____________________g，x 为_________________。

（2）下列数据组合能确定样品组成的是_________（填序号）。

①A、B 装置反应前后测得的数据 ②A、C 装置反应前后测得的数据

③B、C 装置反应前后测得的数据

【拓展探究】

小华同学将上述实验中的 C 装置换成 D 装置来测定二氧化碳气体的质量，并根据测定的数 据确定样品的组成。小华同学通过多次反复实验发现，在此实验中，用 C 装置测定二氧化 碳气体的体积与用 D 装置测定二氧化碳气体的质量相比较，当误差数值都为 0.1 时，前者对 实验结果影响小。试通过计算说明原因。___________

Answer 1

【答案】 焦炭； 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 CO2 C中量气管内液面不再下降时 防止CO2气体溶于水； 1.16g； 3 ①②③ 理论上生成二氧化碳质量为 0.44g，当误差数值为 0.1 时，用 C 装置测出的CO2体积的误差相对误差是0.1mL/244.4mL×100%≈0.04%，而用D测出的二氧化碳质量的相对误差是0.1g/0.44g×100%≈

【解析】我国钢铁年产量居世界第一，为国民经济的发展奠定了坚实的基础。工业上以空气、铁矿石、石灰石和焦炭为原料来冶炼生铁。铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，某炼铁厂用赤铁矿来炼铁，其炼铁的主要原理是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；【提出问题】

(1)根据铁生锈的成分推测，参加反应的除了空气中的氧气和水煤气之外，还有CO2 参加了反应；【实验步骤】①连接仪器，并检查装置气密性。②取一定量此铁锈样品，准确称得其质量为 5.44g。③按上图所示装入药品，测量并记录相关数据 I。④连接 A、B、C 装置，关闭装置 A 中活塞，C 装置读数后，控制 A 装置在 300 oC 进行实验。当观察到 C 装置量气管内液面不再下降时时，停止加热，待装置冷却后，再次测量并记 录相关数据 II。【问题讨论】（1）量气管中水面上油的作用是防止CO2气体溶于水； 分析计算测量的数据，FeCO3 的质量为1.16g，x 为3；

FeCO3FeO+CO2

116 44

，解得=1.16g，，x=3；

（2）下列数据组合能确定样品组成的是：

①根据A、B 装置反应前后测得的数据，可知反应前参加反应的铁锈的质量和生成水的质量；②根据A、C 装置反应前后测得的数据，可知反应前参加反应的铁锈的质量和二氧化碳的体积，③根据B、C 装置反应前后测得的数据，可知生成水和质量和二氧化碳的质量。故选①②③；【拓展探究】小华同学将上述实验中的 C 装置换成 D 装置来测定二氧化碳气体的质量，并根据测定的数 据确定样品的组成。小华同学通过多次反复实验发现，在此实验中，用 C 装置测定二氧化 碳气体的体积与用 D 装置测定二氧化碳气体的质量相比较，当误差数值都为 0.1 时，前者对 实验结果影响小。理论上生成二氧化碳质量为 0.44g，当误差数值为 0.1 时，用 C 装置测出的 CO2 体积的误差是 0.1mL/244.4mL×100%≈0.04%，而用D测出的二氧化碳质量的相对误差是0.1g/0.44g×100%≈22.7%。