已知木炭粉(假设木炭粉中不含其它杂质)和Fe2O3 在加热条件下发生化学反应,兴趣小组同学对该实验进行如下探究.
Ⅰ生成固体组成分析
(1)实验过程中可以观察到有黑色固体生成,小亮认为生成了铁粉,但小灵却有不同看法,理由是
 

(2)为进一步确定黑色固体成分,小欢将生成的固体溶于足量稀硫酸,发现有大量气泡产生,若同时出现
 
的现象,则生成的黑色固体全部是铁.精英家教网
Ⅱ生成气体成分分析
提出假设:生成气体的可能组成有三种:
假设1:生成气体是二氧化碳;
假设2:生成气体是一氧化碳;
假设3:生成气体是
 

设计实验:为确定生成气体的组成,小组同学设计实验装置如图.
(1)实验中通入的气体是纯净干燥的N2,分析不用空气的
 
理由是
 

A.空气中的二氧化碳会使石灰水变浑浊
B.空气中的氧气会和木炭粉反应生成CO或CO2而干扰实验结果
C.空气中的二氧化碳、水蒸气会和木炭粉反应生成CO而干扰实验结果
(2)定性研究:若实验过程中可以观察到澄清石灰水变浑浊,则证明反应生成的气体中一定含有
 

(3)定量研究:现准确称取16.0g氧化铁与2.4g木炭粉混合,在上述装置中完全反应.测得剩余固体质量为11.2g,且能完全溶于稀盐酸.
实验结论:处理上述实验数据后可知,假设
 
正确.
拓展与延伸:合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3.当催化剂中FeO与Fe2O3的质量之比为9:20时,其催化活性最高.现以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量木炭粉,发生如下反应:2Fe2O3+C
 高温 
.
 
4FeO十CO2↑.为制得这种活性最高的催化剂,应向240g Fe2O3 粉末中加入木炭粉的质量是
 
g.
已知木炭粉和Fe2O3 反应的化学方程式为:2Fe2O3+3C
 高温 
.
 
4Fe+3CO2↑或者为:Fe2O3+3C
 高温 
.
 
2Fe+3CO↑
某同学设计一个实验,假定恰好完全反应,测定此反应中的气体生成物,实验装置如图.
(1)实验中通入的气体是纯净干燥的N2,写出不用空气的主要理由
空气中的氧气、二氧化碳会与木炭反应产生一氧化碳和二氧化碳,将使测定的结果不准确
空气中的氧气、二氧化碳会与木炭反应产生一氧化碳和二氧化碳,将使测定的结果不准确
,实验也不能用潮湿的氮气,原因是
潮湿的氮气中含有水分,水会与木炭反应产生一氧化碳,也将使得测定的结果不准确
潮湿的氮气中含有水分,水会与木炭反应产生一氧化碳,也将使得测定的结果不准确

(2)如用氧化铁与木炭粉的混合物3.8g反应,充分反应后测得固体质量减轻1.56g,则生成的气体为
CO和CO2的混合气体
CO和CO2的混合气体

(3)烧杯内适量澄清石灰水的现象为
澄清石灰水变浑浊
澄清石灰水变浑浊
,若氧化铁的质量与本次实验相同,要使澄清石灰水的现象也与本次实验相同,则固体混合物总质量(m)的取值范围应该是
大于3.63g而小于4.2g
大于3.63g而小于4.2g

(4)合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3
①当催化剂中FeO与Fe2O3的质量之比为9:20时,其催化活性最高,此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数为
72%
72%

②以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量碳,发生如下反应:2Fe2O3+C
 高温 
.
 
4FeO十CO2↑,为制得这种活性最高的催化剂,应向480g Fe2O3粉末中加入碳多少克?
6g
6g

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