Question

17．如圖是某化學(xué)課外學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的探究工業(yè)煉鐵原理及產(chǎn)物驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中所用氧化鐵的質(zhì)量為9.6g，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量為40g．

（1）A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式是C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO，該反應(yīng)是吸（選填“吸”或“放”）熱反應(yīng)．
（2）從實(shí)驗(yàn)安全的角度考慮D瓶中應(yīng)盛放的試劑是濃硫酸．
（3）F裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳、處理尾氣．
（4）反應(yīng)后裝置中玻璃管內(nèi)固體粉末由紅色全部變?yōu)楹谏�．同學(xué)們通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)CO還原Fe₂O₃的固體產(chǎn)物成分均能被磁鐵吸引．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是：CD．
A．C裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡
B．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵
C．反應(yīng)后，玻璃管中的固體物質(zhì)的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了，證明一定有鐵生成
D．反應(yīng)后，玻璃管中的固體物質(zhì)都能被磁鐵吸引，證明一定有鐵生成
（4）為探究E裝置中黑色粉末的成分是什么，同學(xué)們將反應(yīng)后的黑色固體研細(xì)后，用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色粉末全部能被吸引．當(dāng)裝置冷卻后稱得E裝置中玻璃管和固體的總質(zhì)量為48.64g．則剩余黑色固體中鐵元素質(zhì)量為6.72g．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得出產(chǎn)物中黑色因體的成分是鐵、四氧化三鐵，其質(zhì)量為1.68g、6.96g（如是混合物，需算出各成分質(zhì)量）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化鐵和一氧化碳在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)溶液中水蒸氣的質(zhì)量會(huì)對(duì)玻璃管的稱量產(chǎn)生影響，需要除去，所以D瓶中的試劑是濃硫酸進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀和水，一氧化碳具有可燃性和毒性進(jìn)行分析；
（4）A、根據(jù)氫氧化鈉的作用是除去二氧化碳，C裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡進(jìn)行分析；
B、根據(jù)四氧化三鐵也是黑色固體進(jìn)行分析；
C、根據(jù)一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳進(jìn)行分析；
D、根據(jù)四氧化三鐵也能被磁鐵吸引進(jìn)行分析．
（5）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和反應(yīng)前后固體減少的質(zhì)量就是氧元素的質(zhì)量，然后依據(jù)題中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）氧化鐵和一氧化碳在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式：C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（2）溶液中水蒸氣的質(zhì)量會(huì)對(duì)玻璃管的稱量產(chǎn)生影響，需要除去，所以D瓶中的試劑是濃硫酸；
（3）二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀和水，一氧化碳具有可燃性和毒性，所以F裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳，處理尾氣；
（4）A、氫氧化鈉的作用是除去二氧化碳，C裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡，故A正確；
B、四氧化三鐵也是黑色固體，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵，故B正確；
C、一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，所以反應(yīng)后，質(zhì)量減少只能說(shuō)明氧元素減少，不一定是有鐵生成，故C錯(cuò)誤；
D、四氧化三鐵也能被磁鐵吸引，所以反應(yīng)后，玻璃管中的固體物質(zhì)都能被磁鐵吸引，證明不一定有鐵生成，故D錯(cuò)誤．
故選：CD．
（5）依據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，剩余黑色固體中鐵元素質(zhì)量等于氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量，鐵元素的質(zhì)量為：9.6g×$\frac{112}{160}$×100%=6.72g，氧元素的質(zhì)量為：8.64g-6.72g=1.92g，所以鐵、氧元素的原子個(gè)數(shù)比是：$\frac{6.72g}{56}$：$\frac{1.92g}{16}$=1：1，氧化亞鐵不能被磁鐵吸引，所以黑色固體中鐵和氧個(gè)數(shù)為1：1時(shí)不應(yīng)該是FeO，而應(yīng)該是鐵和四氧化三鐵的混合物，質(zhì)量應(yīng)分別是鐵：1.68克，四氧化三鐵質(zhì)量是6.96克．
故答案為：（1）C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO，吸；
（2）濃硫酸；
（3）檢驗(yàn)二氧化碳，處理尾氣；
（4）CD．
（5）6.72g，鐵和四氧化三鐵，6.96g．

點(diǎn)評(píng) 此題是與煉鐵相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究題，綜合性較強(qiáng)，尤其是利用數(shù)據(jù)對(duì)混合物的判斷提高了試題的難度，只要是掌握固體質(zhì)量變化是氧元素失掉的實(shí)質(zhì)便可迎刃而解．