20.
某化學(xué)興趣小組在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵的原理,并探究CO與Fe
2O
3反應(yīng)后的產(chǎn)物.所用裝置如圖所示.
(1)如果實驗成功,請回答下列問題:
①實驗過程中的現(xiàn)象:紅色固體粉末變成黑色、澄清石灰水變渾濁.
②B裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Ca(OH)
2+CO
2═CaCO
3↓+H
2O.
③為保證安全和實驗成功,該實驗的操作步驟:badc.(填序號)
a.點燃A處酒精噴燈 b.通入CO氣體
c.停止通入CO氣體d.熄滅酒精噴燈.
④該裝置設(shè)計有一個明顯缺陷,你認(rèn)為是沒有尾氣處理裝置.
(2)興趣小組用上圖裝置想計算12克赤鐵礦樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù),他們收集了以下兩組數(shù)據(jù)(假設(shè)所有能發(fā)生的反應(yīng)都反應(yīng)完全,礦石中雜質(zhì)不參與化學(xué)反應(yīng)):
數(shù)據(jù)A:玻璃管和固體樣品在反應(yīng)前后質(zhì)量變化了a g;
數(shù)據(jù)B:整個實驗中,實際通入玻璃管中的一氧化碳質(zhì)量為b g.
你認(rèn)為他們應(yīng)該選用了A(填“A”或“B”)組數(shù)據(jù)來計算赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù),不選用另一組數(shù)據(jù)計算的原因CO要先通后撤,沒有全部參加反應(yīng).
(3)實驗時準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe
2O
3固體和相關(guān)裝置的質(zhì)量按上圖進行實驗,當(dāng)固體全部變黑后,繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻.將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸,發(fā)現(xiàn)固體全部溶解,但無氣泡產(chǎn)生.實驗測得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下:
| 玻璃管中固體的質(zhì)量 | 裝置B試管及其中物質(zhì)的總質(zhì)量 |
反應(yīng)前 | 32g | 300g |
反應(yīng)后 | 28.8g | 308g |
(4)實驗分析
查閱資料:a.鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解.
b.Fe
2O
3與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下:
Fe
2O
3$\stackrel{400℃-500℃}{→}$Fe
3O
4$\stackrel{500℃-600℃}{→}$FeO(黑色)$\stackrel{700℃-800℃}{→}$Fe
分析推斷:①裝置B試管中增加的質(zhì)量一定小于理論產(chǎn)生的CO
2質(zhì)量,可能原因是AB(填寫字母代號).
A.未參加反應(yīng)的CO通過B時帶走了水蒸氣;
B.石灰水濃度小沒有將二氧化碳完全吸收;
C.石灰水吸收了空氣中的二氧化碳?xì)怏w.
②根據(jù)實驗現(xiàn)象可確定反應(yīng)后的固體中一定不存在Fe(填“一定”或“一定不”或“可能”).
理由:黑色固體中加入鹽酸后沒有氣泡生成.
(5)實驗結(jié)論:根據(jù)可靠實驗數(shù)據(jù)計算出反應(yīng)后的固體的成分.
過程:m(Fe)=32×$\frac{112}{160}$=22.4g;m(O)=28.8-22.4=6.4g56x:16y=22.4:6.4,解得x:y=1:1
成分:FeO
此時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:Fe
2O
3+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO
2.