Question

某兴趣小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe₂O₃的影响（固定装置略）．

（1）F装置内溶液变浑浊的化学反应方程式为

 

；A装置内发生的反应属于

 

反应（选填放热或吸热）．
（2）装置B的作用是

 

．处理尾气的方法为

 

．
（3）将该小组分为两组，各取48g氧化铁粉末按如图装置进行对比实验．甲组用酒精灯（火焰温度500℃～700℃）、乙组用酒精喷灯（火焰温度800℃～1000℃）分别对装置D充分加热，红色粉末均变为黑色粉末．两组分别用固体产物进行实验，记录如下．

操作步骤	甲组现象	乙组现象
1．称量反应后粉末质量（g）	44.2	33.6
2．取黑色粉末用磁铁吸引	部分能被磁铁吸引	全部能被磁铁吸引
3．取黑色粉末加入足量稀盐酸，震荡	部分溶解，无气泡	全部溶解，有气泡

为解释这个现象，小组成员查阅到下列资料：
Ⅰ．已知铁的氧化物有FeO、Fe₃O₄、Fe₂O₃，在一定条件下，均能失去或逐步失去其中的氧，最终被还原为铁．
Ⅱ．Fe₃O₄是一种铁氧体磁性物质，不溶于水和酸．
Ⅲ．氧化铁和一氧化碳进行热反应分析的相关数据图．

【分析与结论】
①乙组的固体产物是

 

，产生气泡的化学方程式为

 

．
②小军根据实验现象推测甲组的固体产物可能是

 

．小华通过计算也证明了小军的观点．试通过计算说明他的推测依据．

 

【反思与交流】
考虑到二氧化碳气体通入的不持续性，装置E的作用是

 

．从实验安全的角度考虑，上图装置还要采取的改进措施是

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素,常见气体的检验与除杂方法,一氧化碳还原氧化铁,物质发生化学变化时的能量变化,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：（1）根据二氧化碳能与氢氧化钙反应，写出反应的方程式；在A装置内，根据在高温条件下碳与二氧化碳的反应，分析能量的变化．
（2）根据氢氧化钠能与二氧化碳反应，分析装置B的作用；根据一氧化碳的可燃性分析处理尾气的方法．
（3）【分析与结论】
①根据铁能被磁铁吸附，能与盐酸反应的性质分析回答；
②根据甲组生成物与酸反应的现象分析成分，根据化学式计算，验证分析推断；
【反思与交流】根据E中的液体会倒吸进入D装置分析E装置的作用；根据B装置中的液体会倒吸进入A装置分析实验装置的不安全性．

解答：解：（1）由装置可知，在F装置内，二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，所以溶液变浑浊的化学反应方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；在A装置内，在高温条件下碳与二氧化碳的反应生成了一氧化碳，此反应属于吸热反应．
（2）由于氢氧化钠能与二氧化碳反应，所以，装置B的作用是：除去一氧化碳中的二氧化碳；由于一氧化碳具有可燃性，处理尾气的方法为：在尖嘴口处放置燃着的酒精灯．
（3）【分析与结论】
①在乙中，黑色粉末全部能被磁铁吸引，能全部与盐酸反应有气泡可知，乙组的固体产物是Fe，产生气泡的化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
②在甲组中，生成物部分能被磁铁吸引，与酸反应部分溶解，无气泡，说明了没有铁，成分为：氧化亚铁和四氧化三铁．由化学式的意义可知：假设48g Fe₂O₃全部还原成Fe₃O₄得到的质量为：48g×

2×232

3×160

=46.4g，
假设全部还原为FeO的得到质量为：48g×

2×72

160

=43.2g．因为46.4g＞44.2g＞43.2g，由此可推测出，最后得到的是FeO 和Fe₃O₄ 的混合物．
【反思与交流】由于E中的液体会倒吸进入D装置，所以，E装置的作用是：防止F中的液体倒吸入D装置；由于B装置中的液体会倒吸进入A装置，所以，从实验安全的角度考虑，上图装置还要采取的改进措施是：在装置AB间再增加一个E装置．
故答为：（1）Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，吸热；（2）除去一氧化碳中的二氧化碳    在尖嘴口处放置燃着的酒精灯；（3）【分析与结论】①Fe，Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；②FeO 和Fe₃O₄；假设48g Fe₂O₃全部还原成Fe₃O₄得到的质量为  48g×

2×232

3×160

=46.4g，假设全部还原为FeO的得到质量为48g×

2×72

160

=43.2g，因为46.4g＞44.2g＞43.2g，由此可推测出，最后得到的是FeO 和Fe₃O₄ 的混合物．
【反思与交流】防止F中的液体倒吸入D装置；在装置AB间再增加一个E装置．

点评：本题考查一氧化碳还原铁的氧化物的步骤、现象、化学反应式的书写，以及用不同的方法验证铁的存在，涉及的内容比较多，难度较大，需要同学们具有比较全面的化学知识才能完成本题．