Question

某興趣小組利用如圖裝置探究溫度對(duì)CO還原Fe₂O₃的影響（固定裝置略）．

（1）F裝置內(nèi)溶液變渾濁的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

；A裝置內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)屬于

 

反應(yīng)（選填放熱或吸熱）．
（2）裝置B的作用是

 

．處理尾氣的方法為

 

．
（3）將該小組分為兩組，各取48g氧化鐵粉末按如圖裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)．甲組用酒精燈（火焰溫度500℃～700℃）、乙組用酒精噴燈（火焰溫度800℃～1000℃）分別對(duì)裝置D充分加熱，紅色粉末均變?yōu)楹谏�粉末．兩組分別用固體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄如下．

操作步驟	甲組現(xiàn)象	乙組現(xiàn)象
1．稱量反應(yīng)后粉末質(zhì)量（g）	44.2	33.6
2．取黑色粉末用磁鐵吸引	部分能被磁鐵吸引	全部能被磁鐵吸引
3．取黑色粉末加入足量稀鹽酸，震蕩	部分溶解，無(wú)氣泡	全部溶解，有氣泡

為解釋這個(gè)現(xiàn)象，小組成員查閱到下列資料：
Ⅰ．已知鐵的氧化物有FeO、Fe₃O₄、Fe₂O₃，在一定條件下，均能失去或逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵．
Ⅱ．Fe₃O₄是一種鐵氧體磁性物質(zhì)，不溶于水和酸．
Ⅲ．氧化鐵和一氧化碳進(jìn)行熱反應(yīng)分析的相關(guān)數(shù)據(jù)圖．

【分析與結(jié)論】
①乙組的固體產(chǎn)物是

 

，產(chǎn)生氣泡的化學(xué)方程式為

 

．
②小軍根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測(cè)甲組的固體產(chǎn)物可能是

 

．小華通過(guò)計(jì)算也證明了小軍的觀點(diǎn)．試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明他的推測(cè)依據(jù)．

 

【反思與交流】
考慮到二氧化碳?xì)怏w通入的不持續(xù)性，裝置E的作用是

 

．從實(shí)驗(yàn)安全的角度考慮，上圖裝置還要采取的改進(jìn)措施是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)變化的條件和影響物質(zhì)變化的因素,常見(jiàn)氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,一氧化碳還原氧化鐵,物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的能量變化,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：（1）根據(jù)二氧化碳能與氫氧化鈣反應(yīng)，寫出反應(yīng)的方程式；在A裝置內(nèi)，根據(jù)在高溫條件下碳與二氧化碳的反應(yīng)，分析能量的變化．
（2）根據(jù)氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)，分析裝置B的作用；根據(jù)一氧化碳的可燃性分析處理尾氣的方法．
（3）【分析與結(jié)論】
①根據(jù)鐵能被磁鐵吸附，能與鹽酸反應(yīng)的性質(zhì)分析回答；
②根據(jù)甲組生成物與酸反應(yīng)的現(xiàn)象分析成分，根據(jù)化學(xué)式計(jì)算，驗(yàn)證分析推斷；
【反思與交流】根據(jù)E中的液體會(huì)倒吸進(jìn)入D裝置分析E裝置的作用；根據(jù)B裝置中的液體會(huì)倒吸進(jìn)入A裝置分析實(shí)驗(yàn)裝置的不安全性．

解答：解：（1）由裝置可知，在F裝置內(nèi)，二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣沉淀和水，所以溶液變渾濁的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；在A裝置內(nèi)，在高溫條件下碳與二氧化碳的反應(yīng)生成了一氧化碳，此反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)．
（2）由于氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)，所以，裝置B的作用是：除去一氧化碳中的二氧化碳；由于一氧化碳具有可燃性，處理尾氣的方法為：在尖嘴口處放置燃著的酒精燈．
（3）【分析與結(jié)論】
①在乙中，黑色粉末全部能被磁鐵吸引，能全部與鹽酸反應(yīng)有氣泡可知，乙組的固體產(chǎn)物是Fe，產(chǎn)生氣泡的化學(xué)方程式為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
②在甲組中，生成物部分能被磁鐵吸引，與酸反應(yīng)部分溶解，無(wú)氣泡，說(shuō)明了沒(méi)有鐵，成分為：氧化亞鐵和四氧化三鐵．由化學(xué)式的意義可知：假設(shè)48g Fe₂O₃全部還原成Fe₃O₄得到的質(zhì)量為：48g×

2×232

3×160

=46.4g，
假設(shè)全部還原為FeO的得到質(zhì)量為：48g×

2×72

160

=43.2g．因?yàn)?6.4g＞44.2g＞43.2g，由此可推測(cè)出，最后得到的是FeO 和Fe₃O₄ 的混合物．
【反思與交流】由于E中的液體會(huì)倒吸進(jìn)入D裝置，所以，E裝置的作用是：防止F中的液體倒吸入D裝置；由于B裝置中的液體會(huì)倒吸進(jìn)入A裝置，所以，從實(shí)驗(yàn)安全的角度考慮，上圖裝置還要采取的改進(jìn)措施是：在裝置AB間再增加一個(gè)E裝置．
故答為：（1）Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，吸熱；（2）除去一氧化碳中的二氧化碳    在尖嘴口處放置燃著的酒精燈；（3）【分析與結(jié)論】①Fe，F(xiàn)e+2HCl═FeCl₂+H₂↑；②FeO 和Fe₃O₄；假設(shè)48g Fe₂O₃全部還原成Fe₃O₄得到的質(zhì)量為  48g×

2×232

3×160

=46.4g，假設(shè)全部還原為FeO的得到質(zhì)量為48g×

2×72

160

=43.2g，因?yàn)?6.4g＞44.2g＞43.2g，由此可推測(cè)出，最后得到的是FeO 和Fe₃O₄ 的混合物．
【反思與交流】防止F中的液體倒吸入D裝置；在裝置AB間再增加一個(gè)E裝置．

點(diǎn)評(píng)：本題考查一氧化碳還原鐵的氧化物的步驟、現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)式的書寫，以及用不同的方法驗(yàn)證鐵的存在，涉及的內(nèi)容比較多，難度較大，需要同學(xué)們具有比較全面的化學(xué)知識(shí)才能完成本題．