Question

某校化学课外小组的同学利用下图仪器或装置做CO还原Fe₂O₃的实验（Fe₂O₃样品中杂质不参加反应）．查阅资料可知：甲酸（HCOOH）通常是一种无色易挥发的液体，它在浓硫酸存在时加热发生如下反应：HCOOH

浓硫酸  .

CO↑+H₂O．
请回答下列问题：

（1）用甲酸滴入浓硫酸的方法制取CO，应选用的发生装置是

 

（填代号，下同）；要除去CO中含有的少量甲酸蒸汽，最好选用上图中的

 

进行洗气；检验CO还原Fe₂O₃的气体产物应选用

 

装置，需检验的气体应从

 

管口进入．
（2）写出CO还原Fe₂O₃的化学方程式

 

．
（3）从开始加热到实验结束，Fe₂O₃粉末的颜色是如何变化的？
（4）CO有毒，如何处理该实验的尾气？
（5）利用以上装置可以测定Fe₂O₃样品中Fe₂O₃的质量分数．测定方法是：取10.0g Fe₂O₃样品做实验，县称量样品和玻璃管的总质量为60.0g，待样品完全反应并冷却后，在称量玻璃管和剩余固体的总质量为57.6g．求该样品中Fe₂O₃的质量分数是多少？

Answer 1

考点：一氧化碳还原氧化铁,常用气体的发生装置和收集装置与选取方法,常见气体的检验与除杂方法,一氧化碳的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：金属与金属材料

分析：（1）依据反应物的状态及条件选择气体发生装置，从石灰水及氢氧化钠溶液的吸收能力分析吸收甲酸的效果即可，CO还原Fe₂O₃的气体产物是二氧化碳，一般用石灰水进行检验，检验的气体一般是从长管进入洗气瓶．
（2）CO还原Fe₂O₃反应会生成铁与二氧化碳，据此书写方程式即可；
（3）从氧化铁的反应前后物质的种类变化判断其颜色的变化即可；
（4）依据一氧化碳的化学性质对其进行处理即可；
（5）反应中氧化铁还原为铁，质量减轻，运用差量法可求出氧化铁的质量，再利用质量分数公式求算．

解答：解：（1）因甲酸、浓硫酸都为液态，液夜混合，应该选择②装置．氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液都能够吸收CO中混有的少量甲酸气体，但是氢氧化钠溶液的吸收能力比氢氧化钙溶液强．需要检验的气体应从长管F进入，短管E导出；
（2）氧化铁和一氧化碳反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂．
（3）从开始加热到实验结束，氧化铁粉末最终变成铁，所以颜色变化为由红棕色变为黑色．
（4）将尾气点燃或用气球、塑料袋收集尾气等措施可以防止一氧化碳污染环境．
（5）原有样品为氧化铁（10g），样品和玻璃管的总质量为60.0g，待样品完全反应并冷却后，在称量玻璃管和剩余固体的总质量为57.6，故减轻值为2.4g，实质就是氧元素的质量，运用差量法解题
设氧化铁的质量为X
3CO+Fe₂O₃

高温  .

3CO₂+2Fe△m
    160             112    48
     X                     2.4g

160

48

=

X

2.4g

g
氧化铁的质量分数为：

8g

10g

×100%=80%
故答案为：（1）②；③；F（2）Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂（3）由红棕色变为黑色．（4）将尾气点燃；用气球、塑料袋收集尾气．（5）该样品中Fe₂O₃的质量分数是80%

点评：本题考查了一氧化碳还原氧化铁的反应原理、步骤、实验现象、尾气处理以及应用．要注意有毒气体不能随意排放，必须经过处理后变成无害物质再排放．