题目内容

某化学学习小组做CO还原Fe₂O₃实验时，查阅资料发现CO还原Fe₂O₃的实验中若温度不同、受热不均时，除生成Fe外，还会生成Fe₃O₄．其中Fe₃O₄为金属氧化物，可与盐酸反应，不与硫酸铜溶液反应．为定量测定生成物的成分，某同学用下图所示的实验方案进行实验并记录数据：
试回答：
（1）写出CO还原Fe₂O₃生成Fe的化学方程式；
（2）过滤操作需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒和；方案中加入过量盐酸的目的是；
（3）根据以上实验数据，计算17.2g生成物中Fe₃O₄的质量为．
（4）如得到17.2g生成物，计算参加反应的Fe₂O₃的质量（写出计算过程）．

解：（1）CO在高温条件下还原Fe₂O₃生成Fe和二氧化碳，方程式是：3CO+Fe₂O₃ $\text{[math]}$ 2Fe+3CO₂；
（2）过滤需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；Fe₃O₄为金属氧化物，可与盐酸反应，不与硫酸铜溶液反应，所以在生成物中加入过量硫酸铜溶液，发生反应的是铁，过滤后得到的滤渣中含有铜、Fe₃O₄，再加入过滤盐酸是为了将Fe₃O₄除尽，得到纯净的铜；
（3）通过反应流程可知：最后得到的红色固体是铜；
设生成6.4g铜需要铁的质量为x
Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄
56        64
x         6.4g
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$
x=5.6g
∴17.2g生成物中Fe₃O₄的质量为：17.2g-5.6g=11.6g
（4）化学反应前后元素的质量不变，所以生成物中铁元素的质量和参加反应的氧化铁中铁元素的质量是相等的，可利用关系式解答；
设11.6gFe₃O₄中铁元素的质量为y
Fe₃O₄～3Fe
232    168
11.6g   y
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$
   y=8.4g
生成物中铁元素的质量为：8.4g+5.6g=14g
设质量为a的氧化铁中含有14g铁元素
Fe₂O₃～2Fe
160    112
a      14g
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$
  a=20g
答：参加反应的Fe₂O₃的质量是20g．
故答案为：（1）3CO+Fe₂O₃ $\text{[math]}$ 2Fe+3CO₂；
（2）漏斗；除去滤渣中的Fe₃O₄；
（3）11.6g；
（4）参加反应的Fe₂O₃的质量是20g．
分析：（1）据CO还原Fe₂O₃生成Fe的反应原理书写方程式；
（2）过滤需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；Fe₃O₄为金属氧化物，可与盐酸反应，不与硫酸铜溶液反应，所以在生成物中加入过量硫酸铜溶液，发生反应的是铁，过滤后得到的滤渣中含有铜、Fe₃O₄，再加入过滤盐酸是为了将Fe₃O₄除尽，得到纯净的铜；
（3）根据铁和硫酸铜反应方程式及铜的质量计算出铁的质量，进而计算出生成物中Fe₃O₄的质量；
（4）根据化学反应前后元素的质量不变进行解答，计算生成物中铁元素的质量，进而计算参加反应的Fe₂O₃的质量．
点评：本题考查知识较为全面，既考查了一氧化碳和氧化铁反应原理，又考查了化学计算和分析、解决问题的能力，要认真分析解答．

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