Question

將Fe₂O₃和純凈的碳粉混合，平鋪在反應(yīng)管a中在瓶盛有足量澄清石灰水按圖連接儀器．實(shí)驗(yàn)開始時(shí)緩慢通入氮?dú)膺^一段時(shí)間后，加熱反應(yīng)管觀察到管內(nèi)發(fā)生劇烈反應(yīng)同時(shí)，瓶中的溶液出現(xiàn)白色沉淀待反應(yīng)反應(yīng)完成后停止加熱仍繼續(xù)通入氮?dú)庵敝练磻?yīng)管冷卻．此時(shí)，管內(nèi)的混合物變成黑色粉末．回答問題：
（1）取少量固體溶于足量的稀硫酸，發(fā)現(xiàn)有大量的氣泡產(chǎn)生，若同時(shí)出現(xiàn)________的現(xiàn)象，則生成的黑色固體全部是鐵．
（2）實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的氮?dú)猓�不用空氣的主要原因是________．
（3）停止加熱前是否需要斷開和b的連接處？為什么？________
（4）本實(shí)驗(yàn)的尾氣是否需要處理？如需處理，請(qǐng)回答如何處理，如不需處理，說明理由________．
（5）合成氨工業(yè)中使用的催化劑鐵觸媒的成分可表示為xFeO?yFe₂O₃（其中FeO與Fe₂O₃質(zhì)量比為27：20）．若用40gFe₂O₃通過該實(shí)驗(yàn)制備出37.6g鐵觸媒，反應(yīng)中消耗的純凈碳粉的質(zhì)量范圍是________，x：y=________．

Answer 1

解：（1）鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣和易溶于水的氯化亞鐵，故填：固體全部溶解；
（2）空氣中含有氧氣，生成的鐵早溫度高時(shí)能被氧氣氧化，故填：空氣中含有氧氣會(huì)將生成的鐵氧化；
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后持續(xù)通入氮?dú)�，不�?huì)使液體倒吸，不需要斷開，故填：不需要，因?yàn)榈獨(dú)獠粩嗤ㄈ�，b瓶中的溶液不會(huì)倒吸入a瓶；
（4）尾氣中含有一氧化碳會(huì)污染環(huán)境，需要進(jìn)行尾氣處理，可以采用點(diǎn)燃的方法，故填：需處理，因尾氣中有CO，在尾氣氣出口加一個(gè)點(diǎn)燃的酒精燈；
（5）鐵觸媒的成分可表示為xFeO?yFe₂O₃（其中FeO與Fe₂O₃質(zhì)量比為27：20，則有，解得，
37.6g鐵觸媒中含有氧化亞鐵的質(zhì)量為=21.6g，碳與氧化鐵反應(yīng)可以生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，
如果是碳與氧化鐵反應(yīng)生成一氧化碳和氧化亞鐵，設(shè)此時(shí)碳的質(zhì)量為a，
Fe₂O₃+C2FeO+CO
12 144
a 21.6g

a=1.8g
如果碳與氧化鐵反應(yīng)生成二氧化碳和氧化亞鐵，設(shè)此時(shí)碳的質(zhì)量為b
2Fe₂O₃+C4FeO+CO₂
12 288
b 21.6g

b=0.9g
所以碳的質(zhì)量范圍是0.9g～1.8g
故填：0.9g～1.8g，3：1．
分析：根據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行分析，鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，生成的鐵在溫度高時(shí)會(huì)被空氣中的氧氣氧化，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要持續(xù)通入氮?dú)庵钡嚼鋮s，一氧化碳具有毒性，需要進(jìn)行尾氣處理，根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)式以及反應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算即可．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了有關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)注意現(xiàn)象以及根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，完成此題，可以依據(jù)具體的反應(yīng)進(jìn)行．