题目内容
10．实验室采用简易装置模拟演示工业炼铁原理．实验装置图和实验步骤如下：
①按如图连接好装置，检查装置气密性．
②称取适量Fe2O3于石英试管中，点燃I处酒精灯，缓慢滴入甲酸．
③在完成某项操作后，点燃另外两处酒精灯．
④30min后熄灭酒精灯，关闭弹簧夹．
⑤待产物冷却至室温后，收集产物．
⑥采用如上方法分别收集带金属网罩酒精灯（金属网罩可以集中火焰、提高温度）和酒精喷灯加热的产物．请回答下列问题：
（1）制备CO的原理是利用甲酸（HCOOH）在浓硫酸加热条件下分解，盛放甲酸的仪器名称为分液漏斗，该反应的化学方程式为HCOOH $→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H2O．
（2）实验步骤③“某项操作”是指检验CO纯度．
（3）实验步骤④熄灭酒精灯的顺序为Ⅲ、I、II．（用“I”、“Ⅱ”、“Ⅲ”表示）
（4）通过查资料获取如下信息：
I．酒精灯平均温度为600℃；加网罩酒精灯平均温度为700℃，酒精喷灯平均温度为930℃．
Ⅱ．资料指出当反应温度高于710℃时，Fe能稳定存在，在680～710℃之间时，FeO能稳定存在，低于680℃，则主要是Fe3O4．试分析酒精灯加热条件下生成Fe的原因：长时间集中加热使局部温度达到还原生成铁所需要的温度．
（5）已知FeO、Fe2O3、Fe3O4中氧元素的质量分数分别为：22.2%、30%、27.6%．
利用仪器分析测出3种样品所含元素种类和各元素的质量分数如表：
| 加热方式 | 产物元素组成 | 各元素的质量分数% | |
| Fe | O | ||
| 酒精灯 | Fe和O | 74.50 | 25.50 |
| 带网罩酒精灯 | Fe和O | 76.48 | 23.52 |
| 酒精喷灯 | Fe | 100.00 | 0.00 |
（6）通过进一步的仪器分析测出前两种加热方式得到的固体粉末成分均为Fe3O4和Fe，用酒精喷灯加热得到的固体粉末成分为Fe．请计算利用酒精灯加热方式所得混合物中Fe3O4和Fe的质量比为12：1．（要求保留整数）．
分析 ①按如图连接好装置，检查装置气密性．
②称取适量Fe2O3于石英试管中，点燃I处酒精灯，缓慢滴入甲酸．
③在完成检验CO纯度操作后，点燃另外两处酒精灯．
④30min后熄灭酒精灯，关闭弹簧夹．
⑤待产物冷却至室温后，收集产物．
⑥采用如上方法分别收集带金属网罩酒精灯（金属网罩可以集中火焰、提高温度）和酒精喷灯加热的产物．
（1）根据装置图可知甲酸盛放在分液漏斗中；HCOOH分解生成CO和水；
（2）CO与氧气混合加热易爆炸，所以点燃前要检验纯度；
（3）实验结束后要等试管冷却后才停止通一氧化碳，故先熄灭Ⅲ出酒精灯；应最后熄灭II中酒精灯，目的是防止多余的一氧化碳进入空气中污染环境；
（4）酒精灯的火焰平均600度，不可能达到铁稳定存在的温度，但是，在实际操作过程中，由于受热及散热的问题，会出现局部温度较高的现象；
（5）Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4中Fe元素的百分含量分别为100%、77.8%、70%、72.4%，结合表中的数据判断物质的组成；
（6）根据酒精灯加热得到的产物为Fe3O4和Fe，且铁元素的百分含量为74.50%，设Fe3O4的质量为x，Fe的质量为y，则$\frac{x×\frac{168}{232}+y}{x+y}$×100%=74.50%，据此计算．
解答 解：（1）根据装置图可知甲酸盛放在分液漏斗中，则盛放甲酸的仪器名称为分液漏斗；在浓硫酸加热条件下，HCOOH分解可得CO，根据质量守恒可知另一个产物为水，反应的化学方程式为HCOOH $→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H2O；
故答案为：分液漏斗；HCOOH $→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H2O；
（2）CO与氧气混合加热易爆炸，所以点燃前要检验纯度，则实验步骤③某项操作是指检验CO纯度；
故答案为：检验CO纯度；
（3）实验结束后要等试管冷却后才停止通一氧化碳，故先熄灭Ⅲ出酒精灯，是为了防止生成热的铁被空气中的氧气氧化；应最后熄灭II中酒精灯，目的是防止多余的一氧化碳进入空气中污染环境，故实验步骤④熄灭酒精灯的顺序为Ⅲ、I、II；
故答案为：Ⅲ、I、II；
（4）当反应温度高于710℃，Fe能稳定存在，酒精灯的火焰平均600度，不可能达到铁稳定存在的温度，但是，在实际操作过程中，由于受热及散热的问题，长时间集中加热会出现局部温度较高的现象，达到还原生成铁所需要的温度，
故答案为：长时间集中加热使局部温度达到还原生成铁所需要的温度；
（5）Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4中Fe元素的百分含量分别为100%、77.8%、70%、72.4%，酒精灯加热所得产物中Fe元素的百分含量为74.50%，混合物中至少有一个Fe元素含量大于74.50%，至少有一个Fe元素含量小于74.50%，故混合物中一定有Fe和FeO中的至少一种，也一定有Fe2O3和Fe3O4中的一种，
两种物质混合的有Fe和Fe2O3，Fe和Fe3O4，FeO和Fe2O3，FeO和Fe3O4 共4种组合，
三种物质混合的有Fe、Fe2O3和Fe3O4，FeO、Fe2O3和Fe3O4，Fe2O3、Fe和FeO，Fe3O4、Fe和FeO共4种组合，
四种物质混合的有Fe、FeO、Fe2O3和e3O4只有1种，共9种组合；
故答案为：9；
（6）根据酒精灯加热得到的产物为Fe3O4和Fe，且铁元素的百分含量为74.50%，设Fe3O4的质量为x，Fe的质量为y，则$\frac{x×\frac{168}{232}+y}{x+y}$×100%=74.50%，
解得：$\frac{x}{y}$=12：1；
故答案为：12．
点评 本题考查物质的制备实验、实验方案设计、物质含量的测定等，难度中等，明确实验原理是解本题关键，根据物质的性质分析解答，注意元素化合物知识的积累和灵活运用．
每课必练系列答案
巧学巧练系列答案| A． | Na+ | B． | Cu2+ | C． | H+ | D． | Cl- |
部分物质的相关性质如下：
| 名称 | 相对分子质量 | 性状 | 熔点 | 水溶性（常温） |
| 间苯二酚 | 110 | 白色针状晶体 | 110.7 | 易容 |
| 2-硝基-1，3-苯二酚 | 155 | 桔红色针状晶体 | 87.8 | 难溶 |
第二步：硝化．待磺化反应结束后将烧瓶置于冷水中，充分冷却后加入“混酸”，控制温度继续搅拌 l 5min．
第三步：蒸馏．将硝化反应混物的稀释液转移到圆底烧瓶 B中，然后用图 2所示装置进行水 蒸气蒸馏．
请回答下列问题：
（1）实验室中把问苯二酚碾成粉末需要的仪器是研钵．
（2）磺化步骤中控制温度最合适的范围为（填字母）B．
A．30℃～60℃B．60℃～65℃C．65℃～70℃D．70℃～100℃
（3）硝化步骤中制取“混酸”的具体操作是在锥形瓶中加适量的浓硝酸，在摇荡下缓慢加入一定量的浓硫酸，冷却．
（4）图 2 中，烧瓶 A 中长玻璃管起稳压作用，既能防止装置中压强过大引起事故，又能防止压强过小产生倒吸；直形冷凝管 C中可能出现的现象是有桔红色晶体析出．
（5）水蒸气蒸馏是分离和提纯有机物的方法之一，被提纯物质必须具备的条件正确的abc．
a．不溶或难溶于水，便于最后分离 b．在沸腾下与水不发生化学反应
c．具有一定的挥发性 d．具有较低的熔点
（6）本实验最终获得 12.0g桔红色晶体，则 2-硝基-1，3-苯二酚的产率约为11.9%．
某反应的反应过程中能量变化如图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）．下列有关叙述正确的是（ ）| A． | 该反应为放热反应 | |
| B． | 催化剂能改变反应的焓变 | |
| C． | 催化剂能改变反应的路径，降低反应所需的活化能 | |
| D． | △H=E1+E2 |
| A． | 粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间 | B． | 曾青得铁则化为铜 | ||
| C． | 春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干 | D． | 水滴石穿 |