精还原铁粉是一种重要的化工原料,某兴趣小组对其进行下列研究:
【物质制备】利用绿矾制备精还原铁粉的工艺流程如下:
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粗还原铁粉中还含有少量铁的氧化物和Fe3C杂质,可用氢气在高温下进一步还原,其反应方程式为:
FexOy+yH2
3Fe+yH2O
Fe3C+2H2
3Fe+CH4
(1)焙烧中加焦炭的作用:① ;② .
(2)写出焙烧中氧化铁与CO反应的化学方程式: .
【含量测定】为得到精还原铁粉并测定粗还原铁粉中铁的氧化物组成及Fe3C的质量分数,取粗还原铁粉16g,并将其分为2等分,一份与足量的稀盐酸反应,得到氢气0.2g,另一份按如下装置进行实验.(假设每步反应都完全且不考虑装置内原有空气对测定结果的影响).
【资料卡】①3CH4+4Fe2O3
3CO2+6H2O+8Fe
②铁的氧化物及Fe3C均不能与稀盐酸反应产生H2
③浓硫酸的作用吸水,碱石灰吸水和二氧化碳
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(3)写出装置中所指定仪器的名称:① ;② .
(4)写出铁与稀盐酸反应的化学方程式: .
(5)主要实验步骤如下:
①按顺序组装仪器,检查装置的气密性,精确称量样品和B、D、E装置的质量;②点燃A处酒精灯;③缓缓通入纯净干燥的H2;④点燃C处酒精灯;⑤分别熄灭A、C处酒精灯;⑥再缓缓通入少量H2;⑦再次精确称量样品及B、D、E装置的质量.
正确操作的先后顺序是①→③→④→②→⑤→⑥→⑦(填序号),否则,测定的Fe3C质量分数 (填“偏大”、“偏小”或“不变”).步骤③的目的是 ,验证该步骤目的达到的实验方法是收集 ;步骤⑥的目的是防 .
(6)经精确称量,实验样品及B、D、E装置反应前后质量的变化如表:
| 样品 | B | D | E | |
| 反应前 | 8g | 350g | 350g | 220g |
| 反应后 | 7.553g | 350.435g | 351.98g | 220.22g |
计算样品中Fe3C质量分数,应选用上表中的 组数据(填“D”或“E”),其理由是 ,则Fe3C质量分数为 (精确到0.01%).
(7)样品中铁的氧化物中,铁、氧元素的质量比是多少?(精确到0.01)(写出计算过程)