【題目】某研究小組利用如圖裝置探究溫度對(duì)一氧化碳還原氧化鐵的影響。

(1)MgCO3的分解產(chǎn)物為____________。

(2)裝置C的作用是______________,處理尾氣的方法為______________________。

(3)將研究小組分為兩組,按如圖裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),甲組用酒精燈、乙組用酒類噴燈對(duì)裝置D加熱,反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物)。兩組分別用產(chǎn)物進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。已知Fe2+與K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液反應(yīng)生成帶有特征藍(lán)色的鐵氰化亞鐵沉淀。

①乙組得到的黑色粉末是______________。

②甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為______________。

③乙組步驟4中,溶液變紅的原因?yàn)?/span>______________________;溶液褪色可能的原因及其驗(yàn)證方法為________________________。

④從實(shí)驗(yàn)安全考慮,題圖裝置還可采取的改進(jìn)措施是__________________________________

【答案】MgO、CO2 除CO2 點(diǎn)燃 Fe Fe3O4+8H===2Fe3++Fe2++4H2O Fe2+被氧化為Fe3+,F(xiàn)e3+遇SCN顯紅色 假設(shè)SCN被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出現(xiàn)紅色,則假設(shè)成立(其他合理答案均可) 在裝置BC之間添加裝置E防倒吸(其他合理答案均可)

【解析】

(1)MgCO3受熱分解的產(chǎn)物為氧化鎂和二氧化碳;

(2) 裝置C為洗氣瓶,需要洗去一氧化碳中的CO2;CO為有毒氣體,需要點(diǎn)燃處理;

(3)鐵粉為黑色;

四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵氯化亞鐵和水;

③Fe2+被氯氣氧化為Fe3+,F(xiàn)e3+遇SCN顯紅色;假設(shè)SCN被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出現(xiàn)紅色,則假設(shè)成立;

由于B裝置加熱后溫度上升,實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)壓強(qiáng)會(huì)有變化,C裝置為洗氣裝置,會(huì)產(chǎn)生倒吸;

(1)MgCO3受熱分解的產(chǎn)物為氧化鎂和二氧化碳,因此加熱分解得分解產(chǎn)物為:MgO、CO2;綜上所述,本題答案是:MgO、CO2。

(2)裝置C為洗氣瓶,由于B裝置中發(fā)生反應(yīng)Zn+CO2=ZnO+CO,由于有CO2摻雜在CO里,故需要洗氣瓶將CO2除去。由于D裝置中發(fā)生反應(yīng)Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,CO2被澄清石灰水吸收,則尾氣為CO,氣體有毒,點(diǎn)燃后生成無(wú)毒的CO2,故需要點(diǎn)燃處理。

綜上所述,本題答案是:除CO2 ;點(diǎn)燃 。

(3)由乙組的現(xiàn)象可知,步驟1中,發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2HCl=H2↑+FeCl2,故乙組得到的黑色粉末為Fe;綜上所述,本題答案是:Fe。

由甲組現(xiàn)象可知,甲組得到的產(chǎn)物為四氧化三鐵,四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水故步驟1中的離子反應(yīng)式為:Fe3O4+8H===2Fe3++Fe2++4H2O;綜上所述本題答案是:Fe3O4+8H===2Fe3++Fe2++4H2O。

③乙組步驟3得到的溶液中含有的是Fe2+,在步驟4中被氯水氧化后生成Fe3+,F(xiàn)e3+在KSCN溶液中會(huì)發(fā)生顯色反應(yīng),故溶液顯紅色;溶液褪色是因?yàn)镾CN-被Cl2氧化,若向溶液中繼續(xù)加入過(guò)量KSCN溶液,若出現(xiàn)紅色,則假設(shè)成立;

綜上所述,本題答案是:Fe2+被氧化為Fe3+,F(xiàn)e3+遇SCN顯紅色假設(shè)SCN被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出現(xiàn)紅色,則假設(shè)成立(其他合理答案均可)。

④由于B裝置加熱后溫度上升,實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)壓強(qiáng)會(huì)有變化,且C裝置為洗氣裝置,有液體,故在BC之間加入裝置E,防止C裝置發(fā)生倒吸,保護(hù)實(shí)驗(yàn)安全進(jìn)行。

綜上所述本題答案是在裝置BC之間添加裝置E防倒吸(其他合理答案均可)。

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Sabatier反應(yīng):CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

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①溫度過(guò)高或過(guò)低均不利于該反應(yīng)的進(jìn)行,原因是____________________________________

②200℃達(dá)到平衡時(shí)體系的總壓強(qiáng)為p,該反應(yīng)平衡常數(shù)的計(jì)算式為________________(不必化簡(jiǎn),用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

(4)一種新的循環(huán)利用方案是用Bosch反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反應(yīng)。

①已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分別為-394 kJ·mo1-l、-242 kJ·mo1-l,Bosch反應(yīng)的ΔH=__________ kJ·mo1-l。(生成焓指一定條件下由對(duì)應(yīng)單質(zhì)生成1mol 化合物時(shí)的反應(yīng)熱)

②一定條件下Bosch反應(yīng)必須在高溫下才能啟動(dòng),原因是______________________________。

③新方案的優(yōu)點(diǎn)是_________________________

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