题目内容

【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】

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。___________

【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 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%。

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