Question

某課外活動(dòng)小組在實(shí)驗(yàn)室條件下探究CO與Fe₂O₃反應(yīng)的產(chǎn)物情況，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖所示．
請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：
（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先通CO一段時(shí)間再點(diǎn)燃灑精燈的理由是

 

．
（2）上述裝置中缺少尾氣處理部分，如何進(jìn)行尾氣處理？

 

．
（3）當(dāng)觀察到固體粉末由紅棕色完全變?yōu)楹谏珪r(shí)，欲停止實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行的操作為

 

．
（4）然后，活動(dòng)小組同學(xué)對(duì)所得黑色固體做了如下探究實(shí)驗(yàn)：
①用磁鐵在玻璃管外壁感應(yīng)，發(fā)現(xiàn)黑色固體感應(yīng)移動(dòng)．
②取少許黑色固體置于一支小試管中，加入稀鹽酸，未見(jiàn)氣體產(chǎn)生．
③另取少許黑色固體置于另一支小試管中，加入CuSO₄溶液，振蕩、靜置，無(wú)明顯現(xiàn)象．由此說(shuō)明：該黑色固體可能是

 

（填化學(xué)式）．
（5）為了準(zhǔn)確確定CO與Fe₂O₃反應(yīng)的產(chǎn)物情況，活動(dòng)小組同學(xué)又取Fe₂O₃固體進(jìn)行了定量實(shí)驗(yàn)，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

加熱時(shí)間/min	0	10	60	120	130
固體質(zhì)量/g	24.0	23.2	21.6	16.8	16.8

通過(guò)計(jì)算判斷：加熱到120min時(shí)所得固體產(chǎn)物為

 

（填化學(xué)式）；若10min時(shí)所得固體為純凈物，則在0～10min時(shí)間段里發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，先通一段時(shí)間的CO，排出空氣，可以防止爆炸；
（2）CO具有毒，可以燃燒得到二氧化碳；
（3）裝置結(jié)束的操作是：停止加熱，仍然通CO，直到試管冷卻，據(jù)此回答；
（4）金屬鐵可以和鹽酸反應(yīng)生成氫氣，四氧化三鐵具有磁性，氧化鐵是紅棕色的固體，據(jù)此判斷；
（5）一氧化碳還原氧化鐵可以得到單質(zhì)鐵，但是還原不充分，還會(huì)得到氧化亞鐵等產(chǎn)物．

解答： 解：（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先通入CO，排盡裝置內(nèi)的空氣，防止CO與空氣混合，加熱時(shí)發(fā)生爆炸，故答案為：趕出裝置內(nèi)的空氣，防止發(fā)生爆炸；
（2）CO具有毒，可以燃燒得到二氧化碳，尾氣處理一氧化碳可以用點(diǎn)燃的方法，故答案為：在導(dǎo)管口將尾氣點(diǎn)燃；
（3）實(shí)驗(yàn)完畢后要繼續(xù)通入 CO氣體，直到玻璃管冷卻，防止高溫下的鐵與空氣接觸，被氧化．
故答案為：撤掉酒精燈，繼續(xù)通入一氧化碳?xì)怏w，直到固體冷卻；
（4）①用磁鐵在玻璃管外壁感應(yīng)，發(fā)現(xiàn)黑色固體感應(yīng)移動(dòng)，則一定存在四氧化三鐵；
②取少許黑色固體置于一支小試管中，加入稀鹽酸，未見(jiàn)氣體產(chǎn)生，一定無(wú)金屬鐵，可能含有氧化亞鐵；
③另取少許黑色固體置于另一支小試管中，加入CuSO₄溶液，振蕩、靜置，無(wú)明顯現(xiàn)象，一定不含鐵單質(zhì)，由此說(shuō)明黑色固體可以是：FeO、Fe₃O₄或Fe₃O₄，
故答案為：FeO、Fe₃O₄或Fe₃O₄；
（5）加熱到120min時(shí)所得固體產(chǎn)物不隨時(shí)間的改變而改變，則證明得到的16.8g是金屬鐵，則
3CO+Fe₂O₃

△   .

2Fe+3CO₂     固體質(zhì)量減小
3     1      2    3         48g
    0.15mol                 24g-16.8g=7.2g
若10min時(shí)所得固體為純凈物，則在0～10min時(shí)間段里，設(shè)得到的產(chǎn)物是Fe_xO_y
  xFe₂O₃～2Fe_xO_y 固體質(zhì)量減小
   x      1         （3x-2y）×16
0.15mol               24g-23.2g=0.8g
解得x：y=3：4，所以產(chǎn)物是Fe₃O₄，即CO+3Fe₂O₃

△   .

2Fe₃O₄+CO₂，
故答案為：Fe；CO+3Fe₂O₃

△   .

2Fe₃O₄+CO₂．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道關(guān)于氧化鐵的性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)題，考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力以及分析和解決問(wèn)題的能力，難度中等．