Question

6．鋼鐵的冶煉是人類文明的一個重要標志．圖1是實驗室模擬煉鐵的裝置圖．

（1）寫出圖1中A處發(fā)生的化學反應方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）實驗過程中通入CO質量與紅色粉末質量的關系如圖2所示．根據(jù)圖示，下列說法不正確的是①⑤；（填序號）
①a點表示開始通入CO，反應開始發(fā)生
②b點表示通入CO一段時間后加熱，反應開始發(fā)生
③c點表示紅色粉末已充分參加反應
④d點表示反應結束后仍需繼續(xù)通入CO
⑤可根據(jù)通入CO的質量計算出紅色粉末的質量
（3）圖1裝置中的不足之處是沒有對尾氣進行處理．
（4）該實驗煉制的鐵與工業(yè)煉制出的鐵最大的區(qū)別是該實驗煉制的鐵是純凈物，工業(yè)煉制的生鐵是混合物，含有一定量的碳．
（5）某化學小組的同學們利用上述實驗對一份固體樣品進行了探究．通過實驗已確定該樣品由氧化鐵和鐵粉混合而成．他們取了7.2g固體樣品，用圖1所示的裝置重新實驗，測定的部分數(shù)據(jù)如圖3所示，則原樣品中鐵元素與氧元素的質量比是5：1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應物、生成物和反應條件書寫方程式；
（2）實驗開始先通入一氧化碳，排盡試管內空氣，防止加熱發(fā)生爆炸，反應完成要繼續(xù)通一氧化碳，防止生成的鐵被氧化，此兩步一氧化碳都未發(fā)生反應，a-b紅色粉末的質量未變，說明反應尚未開始；
（3）一氧化碳有毒，未發(fā)生反應的一氧化碳要進行處理；
（4）工業(yè)煉制的是生鐵，此處煉制的是純鐵；
（5）根據(jù)圖示用差量法可以計算．根據(jù)一氧化碳只與氧化鐵反應，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計算出氧化鐵的質量，然后計算出樣品中鐵粉的質量分數(shù)；
（2）根據(jù)（1）的計算結果可知氧化鐵的質量，可計算出7.2g固體樣品中鐵的質量，然后再加上4g氧化鐵中鐵的質量，即得鐵元素總質量；再根據(jù)化學式中元素的質量分數(shù)，計算出氧化鐵中氧元素的質量，然后求二者的比值．

解答 解：（1）紅色粉末是氧化鐵，氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下生成鐵和二氧化碳，方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
故答案為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）實驗開始先通入一氧化碳，排盡試管內空氣，防止加熱發(fā)生爆炸，反應完成要繼續(xù)通一氧化碳，防止生成的鐵被氧化，此兩步一氧化碳都未發(fā)生反應，所以不能根據(jù)通入一氧化碳的質量 進行計算，a-b紅色粉末的質量未變，說明反應尚未開始；
故選①⑤；
（3）一氧化碳有毒，未發(fā)生反應的一氧化碳要進行處理，圖中缺乏尾氣處理裝置；
故答案為：沒有對尾氣進行處理；
（4）工業(yè)煉制的是生鐵，含有一定量的碳，此處煉制的是純鐵，二者一個是純凈物，一個是混合物；
故答案為：該實驗煉制的鐵是純凈物，工業(yè)煉制的生鐵是混合物，含有一定量的碳；
（5）一氧化碳與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，所以玻璃管固體減少的質量是氧化鐵中氧元素的質量．
解：設氧化鐵的質量為x．
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ 固體減少的質量
         160 　          112           160-112=48
           x                                   7.2g-6g     　
$\frac{160}{x}=\frac{48}{7.2g-6g}$
x=4g
所以樣品中鐵粉的質量是7.2g-4g=3.2g
樣品中Fe元素總質量：3.2g+4g×$\frac{112}{160}$×100%=6g
O元素總質量：4g×$\frac{16×3}{160}$×100%=1.2g
所以樣品中鐵元素與氧元素的質量比是：6g：1.2g=5：1
答：該樣品中鐵元素與氧元素的質量比是5：1．
故填：5：1．

點評 本題對一氧化碳還原氧化鐵進行了綜合的考查，既包括方程式、實驗步驟、裝置等知識的考查，又考查了相關計算，有一定的難度．