Question

12．某化学兴趣小组在实验室中模拟工业炼铁的原理，并探究CO与Fe₂O₃反应的生成物，通过查阅资料知道：：①草酸（H₂C₂O₄）固体与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，反应方程式为：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO↑+CO₂↑+H₂O．
②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，
③常温下，Ca（OH）₂微溶于水；于是他设计了如图1的实验装置，结合装置回答下列问题：

（1）图A是用固体草酸和浓硫酸制取CO的反应装置，你认为应选择图2中的丁（填装置编号）；
（2）图中装置C、D的作用分别是判断二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收、干燥一氧化碳气体；
（3）该装置设计有一个明显缺陷，你认为是没有处理尾气．
（4）实验时准确称取一定质量纯净的Fe₂O₃固体按图进行实验，当E中固体全部变黑后，继续通入CO直到玻璃管冷却．将得到黑色的固体加入到足量的稀盐酸，发现固体全部溶解，但无气泡产生．
查阅资料：a．铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解．
b．Fe₂O₃与CO反应的固体生成物可能情况如下：Fe₂O₃$\stackrel{400℃～500℃}{→}$Fe₃O₄$\stackrel{500℃～600℃}{→}$$\underset{FeO}{黑色}$$\stackrel{700℃～800℃}{→}$Fe
根据“无气泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO；③Fe₃O₄、FeO
（5）定量分析，用电子天平称量得部分数据如下：

	玻璃管质量	玻璃管及其中固体的质量	装置F及其中物质的总质量
反应前	28.20g	33.00g	300.0g
反应后		32.84g	300.4g

根据上述数据，推断出反应后黑色固体的成分是Fe₃O₄．

Answer 1

分析 （1）根据反应物状态、反应条件可以判断反应装置；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
浓硫酸具有吸水性，可以用来干燥氢气、氧气、二氧化碳等气体；
（3）一氧化碳有毒，逸散到空气中会污染环境；
（4）根据提供的数据可以进行相关方密度计算和判断．

解答 解：（1）因为反应物是固体和液体，需要加热，应选择图2中的丁装置．
故填：丁．
（2）图中装置C、D的作用分别是判断二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收、干燥一氧化碳气体．
故填：判断二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收、干燥一氧化碳气体．
（3）该装置设计有一个明显缺陷是没有处理尾气装置．
故填：没有处理尾气．
（4）根据“无气泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO；③Fe₃O₄、FeO．
故填：Fe₃O₄、FeO．
（5）氧化铁的质量为：33.00g-28.20g=4.8g，
生成物的质量为：32.84g-28.20g=4.64g，
生成二氧化碳的质量为：300.4g-300.0g=0.4g，
反应的一氧化碳的质量为：4.64g+0.4g-4.8g=0.24g，
则生成物中，铁元素的质量为：4.8g×$\frac{112}{160}$×100%=3.36g，
易引起的质量为：（4.8g-3.36g）+0.24g×$\frac{16}{28}$×100%-0.4g×$\frac{32}{44}$×100%=1.28g，
则生成物中铁原子和氧原子的个数比为：（$\frac{3.36g}{56}$）：（$\frac{1.28g}{16}$）=3：4，
因此生成物是四氧化三铁，化学式是Fe₃O₄．
故填：Fe₃O₄．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．