Question

12．已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO₂．现利用下图1的实验装置进行实验，反应过程中管内的固体质量随温度的变化曲线如图2．注：图1中的仪器甲是一种加热仪器，图2中A、B点的固体组成分别是铁的氧化物中的一种．

（1）查阅资料发现，酒精灯加热时玻璃管的受热温度是400～500℃，酒精喷灯加热时玻璃管的受热温度是800～1200℃．实验室要利用图1来制取金属铁，仪器甲应选用的加热仪器是酒精喷灯（填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；若完全反应后图1中可以观察到哪些现象红色粉末变成黑色、澄清的石灰水变浑浊．  图l装置明显存在的不足之处是尾气未处理．
（2）利用图2显示的相关信息，回答如下问题．
①在0～400℃温度范围内，管内固体质量不变，其原因是未达到反应所需的最低温度．
②图中x=1.68g．
③试据图计算并推断A点固体的合理化学式（要求有计算过程）

Answer 1

分析 该实验流程为：一氧化碳与氧化铁在解热的条件下，随着温度的升高，氧化铁中的氧逐渐失去，最后得到单质铁．

解答 解：（1）观察图2中的数据，当温度达到700℃时氧化铁才开始被一氧化碳还原为铁，而酒精灯的温度范围只是400～500℃，所以应该选择酒精喷灯．实验结束后的尾气中还含有未反应的一氧化碳，一氧化碳有毒，不能直接排入空气中，可以用酒精灯将其点燃，转化为二氧化碳，再排入空气中．
故答案为：酒精喷灯；红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊；尾气未处理
（2）①在0～400℃温度范围内，根本达不到反应所需的最低温度，所以氧化铁的质量并未改变．
故答案为：未达到反应所需的最低温度．
②从400℃开始，随着温度的升高，氧化铁中的氧开始逐渐失去，到700℃时只剩下铁，即此时氧化铁被一氧化碳还原为铁单质．
根据元素守恒，铁单质的质量=氧化铁中铁元素的质量=2.4g×$\frac{56×2}{56×2+16×3}×100%$=1.68g，
故答案为1.68．
③A处氧化物中铁的质量=氧化铁中铁元素的质量=2.4g×$\frac{56×2}{56×2+16×3}×100%$=1.68g，
A处氧化物中氧的质量=氧化铁中氧的质量-失去氧的质量=2.4g×$\frac{16××3}{160}$×100%-（2.40-2.32）g=0.64g
A处氧化物中铁与氧原子个数比=$\frac{1.68g}{56}$：$\frac{0.64g}{16}$=$\frac{3}{4}$，所以A处氧化物的化学式为Fe₃O₄
故答案为：Fe₃O₄

点评 要会根据化学式求元素的质量比，同样也要会根据元素的质量求化学式．