Question

精還原鐵粉是一種重要的化工原料，某興趣小組對其進(jìn)行下列研究：

【物質(zhì)制備】利用綠礬制備精還原鐵粉的工藝流程如下：

FexOy+yH2xFe+yH2O  Fe3C+2H23Fe+CH4粗還原鐵粉中還含有少量鐵的氧化物和Fe3C雜質(zhì)，可用氫氣在高溫下進(jìn)一步還原，其反應(yīng)方程式為：　 ．

（1）寫出焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式　�。�

（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應(yīng)所需高溫外，還能　�。�

【含量測定】甲同學(xué)為得到精還原鐵粉并測定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，按如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

已知：3CH4+4Fe2O33CO2+6H2O+8Fe，濃硫酸有吸水性，堿石灰不僅能吸收水而且能吸收CO2．（假設(shè)每步反應(yīng)都完全且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對測定結(jié)果的影響）．

（3）主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，稱量樣品和必要裝置的質(zhì)量；

②緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2；

③點(diǎn)燃C處酒精燈；

④點(diǎn)燃A 處酒精燈；

⑤分別熄滅A、C處酒精燈；

⑥　��；

⑦再次稱量必要裝置的質(zhì)量．

（4）步驟②的目的是　，驗(yàn)證該步驟目的達(dá)到的實(shí)驗(yàn)方法是　　．

（5）反應(yīng)后C裝置中的現(xiàn)象是　�。�

（6）裝置F的作用是　�。�

（7）若缺少裝置D，則所測氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將　�。ā捌�大”、“偏小”或“不變”）．

（8）實(shí)驗(yàn)后，甲同學(xué)根據(jù)裝置�。ㄌ預(yù)、B、C、D、E、F）的增重分別算得樣品中氧和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

（9）乙同學(xué)將10.0克粗還原鐵粉樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，經(jīng)測定共產(chǎn)生0.3克氣體．計(jì)算該粗還原鐵粉樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（要求寫出計(jì)算過程）

Answer 1

     答案   解：氫氣在高溫下還原鐵的氧化物、Fe3C的化學(xué)方程式為：FexOy+yH2xFe+yH2O、Fe3C+2H23Fe+CH4．

故填：FexOy+yH2xFe+yH2O、Fe3C+2H23Fe+CH4．

（1）焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2．

故填：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2．

（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應(yīng)所需高溫外，還能和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳．

故填：和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳．

（3）主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，稱量樣品和必要裝置的質(zhì)量；

②緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2；

③點(diǎn)燃C處酒精燈；

④點(diǎn)燃A 處酒精燈；

⑤分別熄滅A、C處酒精燈；

⑥繼續(xù)通H2直至裝置冷卻；

⑦再次稱量必要裝置的質(zhì)量．

故填：繼續(xù)通H2直至裝置冷卻．

（4）步驟②的目的是排出裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸，驗(yàn)證該步驟目的達(dá)到的實(shí)驗(yàn)方法是收集尾氣驗(yàn)純．

故填：排出裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；收集尾氣驗(yàn)純．

（5）反應(yīng)后C裝置中的現(xiàn)象是紅棕色的粉末變成黑色．

故填：紅棕色的粉末變成黑色．

（6）裝置F的作用是防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入E裝置．

故填：防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入E裝置．

（7）若缺少裝置D，則所測氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將不變，這是因?yàn)樾枰�的水的質(zhì)量數(shù)據(jù)是從B裝置得到的．

故填：不變．

（8）實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)裝置B的增重可以計(jì)算樣品中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)裝置E的增重可以計(jì)算樣品中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

故填：B、E．

（9）解：設(shè)該粗還原鐵粉樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，

Fe+2HCl═FeCl2+H2↑，

56             2

10.0g×x      0.3g

=，

x=84%，

答：該粗還原鐵粉樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%．