Question

8．利用如图装置可做CO还原Fe₂O₃，的实验，并检验该反应生成的气体产物．已知由A装置制取的CO气体中混有少量的CO₂．

（1）CO与Fe₂O₃反应的化学方程式为Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）气体通过装置的顺序是A→C→D→B（装置不能重复使用）．
（3）从环保角度考虑，对以上装置的改进措施是将尾气点燃或进行收集处理．
（4）称取12.5g石灰石（主要成分是CaCO₃，杂质不参加反应）放人烧杯中，向其中加入50g稀盐酸，二者恰好完全反应．反应结束后称量烧杯中剩余物质的总质量为58.1g（不包括烧杯的质量，且气体的溶解忽略不计）．试计算石灰石中杂质的质量分数．

Answer 1

分析 （1）工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，写出反应的化学方程式即可；
（2）根据一氧化碳的还原性、检验二氧化碳用澄清石灰水进行解答；
（3）根据一氧化碳有毒污染空气进行解答；
（4）根据质量守恒定律，反应前后减少的质量为二氧化碳的质量，利用碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，根据二氧化碳的质量可求出碳酸钙的质量，进而可求样品中杂质的质量，即可求出石灰石中杂质的质量分数．

解答 解：（1）工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）由A装置通过C装置吸收里面的二氧化碳，然后进入D还原三氧化二铁，反应生成二氧化碳，检验二氧化碳应用澄清石灰水，故顺序为C→D→B；故填：C→D→B；
（3）一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，装置的改进措施是：将尾气点燃或进行收集处理；故填：将尾气点燃或进行收集处理；
（4）依据质量守恒定律可知生成CO₂的质量为：12.5g+50 g-58.1g=4.4g
设石灰石中CaCO₃的质量为x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O
100               44
x                 4.4g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{4.4g}$
x=10g
所以样品中杂质的质量是12.5g-10g=2.5g
石灰石中杂质的质量分数为：$\frac{2.5g}{12.5g}$×100%=20%
答：石灰石中杂质的质量分数为20%．

点评 此题考查了一氧化碳还原氧化铁的化学反应以及化学方程式的书写．该实验中，要注意尾气的处理：一氧化碳有毒，可以通过点燃或者收集来处理，以防污染大气．根据化学方程式进行计算时，只能使用纯净物的质量进行计算，而不能把混合物的质量直接代入化学方程式进行计算，质量守恒定律在计算中的运用是化学计算的一个常见内容，一般的规律是依据质量的变化求出某一生成的质量，再结合反应方程式分析解答．