Question

5．某学习小组模拟工业炼铁的原理，设计下列实验装置炼铁（加持仪器略去）：

已知甲中发生的反应为HCOOH（甲酸）$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO↑+H₂O，甲酸常温下是一种无色有刺激性气味的液体，浓硫酸在该反应中起脱水剂作用．请回答下列问题：
（1）甲中仪器a和b的名称分别是分液漏斗、圆底烧瓶．
（2）乙的作用是除去CO中的甲酸和水蒸气．
（3）写出丙中硬质玻璃管里发生反应的化学方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）反应结束后，丙中红棕色粉末变黑色，某同学猜测黑色产物中可能含有碳单质，老师否定了这种猜测，其理由是从氧化还原反应原理角度分析（化合价升降），不可能产生碳单质．
（5）如果去掉戊处的酒精灯，带来的不良后果是CO在空气中遇到明火会发生爆炸．实验将近完成时，熄灭装置甲、丙、戊中酒精灯的先后顺序为丙、甲、戊．
（6）该小组对黑色实验产物进行了元素组成和质量分数分析，其中ω（O）=12.5%，其余为Fe，若黑色产物为Fe和Fe₃O₄的混合物，则n（Fe）：n（Fe₃O₄）=5：1．

Answer 1

分析 由图可知，a为分液漏斗，b为圆底烧瓶，甲中发生的反应为HCOOH（甲酸）$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO↑+H₂O，乙中碱石灰可干燥CO，除去杂质，丙中发生Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，丁中石灰水可检验生成的二氧化碳，最后点燃处理尾气CO，以此解答（1）～（5）；
（6）设总质量为1g，则铁为xg，Fe₃O₄为（1-x）g，根据铁的含量列方程求解．

解答 解：（1）由图可知a、b分别为分液漏斗、圆底烧瓶，故答案为：分液漏斗；圆底烧瓶；
（2）乙装置加碱石灰其主要成分是CaO和NaOH，因此其作用是除杂即NaOH具有碱性故除去CO中的甲酸，CaO可做干燥剂故除去CO中的水蒸气，
故答案为：除去CO中的甲酸和水蒸气；
（3）由甲制得CO，发生Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，故答案为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）因为CO作还原剂化合价升高不可能生成碳单质，故答案为：从氧化还原反应原理角度分析（化合价升降），不可能产生碳单质；
（5）因为CO是有毒的可燃性气体，不纯时遇到明火会发生爆炸，实验将近完成时，防止倒吸先熄灭装置丁中酒精灯，尾气处理最后熄灭，所以熄灭装置甲、丙、戊中酒精灯的先后顺序为丁、甲、乙，
故答案为：CO在空气中遇到明火会发生爆炸；丙、甲、戊；
（6）设总质量为1g，则铁为xg，Fe₃O₄为（1-x）g，又氧的含量为12.5%，所以$\frac{（1-x）×64}{232}$=12.5%，解得x=0.55，所以m（Fe）=0.55g，m（Fe₃O₄）=0.45g，则$\frac{n（Fe）}{n（F{e}_{3}{o}_{4}）}$=$\frac{\frac{\frac{0.55}{56}}{0.45}}{232}$=5：1，故答案为：5：1．

点评 本题考查了气体的制备及其工业炼铁的装置的选择等，题目涉及的知识点较多，侧重于基础知识的综合应用的考查，题目难度中等．