题目内容

(6分)某同学为了研究炼铁的原理并测定生成铁的质量,用一氧化碳与氧化铁反应,按下图进行实验。

(1)首先,该同学称量氧化铁的质量,然后进行实验,他先打开K1,关闭K2,通入一氧化碳,其目的是排尽玻璃管内的空气,防止加热时因一氧化碳不纯而引起爆炸,然后关闭K1,打开K2,加热,反应一段时间后,冷却,再次称量固体的质量,发现固体质量减少了12克,则生成铁的质量为_____,玻璃管中发生反应的化学方程式为_________________。
(2)装置B中反应的化学方程式是________________________________。
(3)装置C的两个作用是________________________________________________,
(4)实验结束后,烧杯内的溶液中含有的溶质是_________________(写化学式)。
(1)28克            3CO + Fe2O3  高温  2Fe+3CO2
(2)CO2 + Ca(OH)2="==" Ca2CO3↓+ H2O
(3)吸收反应生成的二氧化碳,
同时防止一氧化碳逸出污染空气(或收集较纯净的CO)
(4)NaOH、Na2CO3

试题分析:(1)根据一氧化碳在高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳的反应可知,反应后固体质量减少的质量即为氧化铁中氧元素的质量,利用氧化铁中铁与氧元素的质量比,由氧元素的质量计算出生成铁的质量;
氧化铁Fe2O3中Fe与O元素的质量比=(56×2):(16×3)=7:3,而根据题意可知,氧化铁中氧元素质量为12g时,则铁元素的质量=12g×7÷3=28g;在高温条件下,一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,故反应的化学方程式为3CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO2。
(2)装置B内的澄清石灰水能与反应生成的二氧化碳反应,生成不溶于水的碳酸钙沉淀和水,故反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=Ca2CO3↓+H2O。
(3)根据氢氧化钠的性质分析,装置C中的氢氧化钠溶液可以把尾气中的二氧化碳全部除去,同时又能把剩余的一氧化碳气体收集,以防止一氧化碳排出而污染空气。
(4)由于氢氧化钠吸收二氧化碳后会生成碳酸钠,故可判断从装置C中排出的溶液含有未反应的氢氧化钠,和与二氧化碳反应生成的碳酸钠。
点评:运用对一氧化碳还原氧化铁反应操作的理解,推断改进装置中各装置的作用,是解答类似问题的一般方法。
练习册系列答案
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(11分)铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程,把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉,在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为                                     。某化学兴趣小组同学在学习炼铁的相关内容时,对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究。
【提出问题】
单质碳也具有还原性,碳还原氧化铁的化学方程式为                    。
为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石?
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体,接触面积小,反应不易完全。
【查阅资料】氢氧化钠溶液和澄清石灰水化学性质类似,能与二氧化碳反应,但反应无明显现象。
【进行实验】实验步骤及注意事项如下:
①称取两份相同质量的氧化铁粉末。一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中;另一份放入下图装置B的玻璃管中。
②装置A和B两组实验同时开始进行。在装置B的反应中,实验开始前应先        
(选填“通CO”或“加热”); 实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温,其原因是                                            。

【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由                时(选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”),装置A的试管中仍有                        。
【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体,接触面积小,反应确实不易完全,这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因。
【交流与反思】经过查阅资料和讨论,该小组同学发现除了上述原因外,工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因,试写出其中的一个:            。
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质,甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生。为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2,将该气体通过下图的检验装置,正确的连接顺序是                  (选填字母,装置可重复使用)。经过检验,证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO2,因此装置A的不足之处是                                      。

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