Question

20．某興趣小組利用以下實驗裝置模擬工業(yè)煉鐵的主要過程：

（1）裝置甲中發(fā)生的反應(yīng)為：HCOOH （ 甲酸 ）$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{加熱}$ CO↑+H₂O．
（2）請按合適的順序連接好以下裝置：甲→丙→丁→乙．
（3）丙裝置中堿石灰（氧化鈣與氫氧化鈉混合物）的作用是除去CO中的水蒸氣．
（4）丁裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（5）為了探究影響反應(yīng)產(chǎn)物的外界因素，在Fe₂O₃與CO反應(yīng)部位，該小組同學(xué)分別用酒精燈和酒精噴燈進行了兩次實驗，結(jié)果如下：

加熱方式	通CO加熱時間/min	澄清石灰水變 渾濁時間/min	產(chǎn)物顏色	產(chǎn)物能否全部 被磁鐵吸引
酒精燈	30	5	黑色	能
酒精噴燈	30	1	黑色	能

①甲同學(xué)猜想黑色產(chǎn)物中可能含有碳單質(zhì)．乙同學(xué)排除了該可能，他提出的兩種理由是：碳單質(zhì)不會被磁鐵吸引、CO作還原劑化合價升高不可能生成碳單質(zhì)．
②丙同學(xué)查找資料發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e₃O₄也能被磁鐵吸引，對黑色產(chǎn)物成分提出以下三種假
設(shè)：i．全部為鐵；ii．全部為四氧化三鐵；iii．四氧化三鐵和鐵的混合物．
③通過進一步定量實驗，黑色產(chǎn)物所含元素組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：

樣品序號	加熱方式	元素組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)
產(chǎn)物樣品Ⅰ	酒精燈	w（Fe）=74.4%、w（O）=25.6%
產(chǎn)物樣品Ⅱ	酒精噴燈	w（Fe）=100%

樣品Ⅰ的成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w（Fe₃O₄）=92.8%、w（Fe）=7.2%．

Answer 1

分析 （2）根據(jù)制備CO，除雜、還原氧化鐵、尾氣處理連接裝置；
（3）丙裝置中堿石灰的作用是除雜；
（4）在高溫的條件下，一氧化碳還原氧化鐵；
（5）①因為產(chǎn)物能全部被磁鐵吸引，所以不會有碳生成，又因為CO作還原劑化合價升高不可能生成碳單質(zhì)，據(jù)此分析；②根據(jù)Fe₃O₄也能被磁鐵吸引，則組合可能為全部為鐵，全部為Fe₃O₄，鐵和Fe₃O₄都有；③設(shè)總質(zhì)量為1g，則鐵的質(zhì)量為x，F(xiàn)e₃O₄為（1-x），根據(jù)鐵的含量列方程求解．

解答 解：（2）根據(jù)實驗原理，應(yīng)分為制備CO，除雜、還原氧化鐵、尾氣處理連接裝置，所以順序為甲丙丁乙，故答案為：丙；��；乙；
（3）丙裝置中堿石灰的作用是除雜，所以作用為除去CO中的水蒸氣，故答案為：除去CO中的水蒸氣；
（4）在高溫的條件下，一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
（5）①因為產(chǎn)物能全部被磁鐵吸引，所以不會有碳生成，又因為CO作還原劑化合價升高不可能生成碳單質(zhì)，故答案為：碳單質(zhì)不會被磁鐵吸引；CO作還原劑化合價升高不可能生成碳單質(zhì)；
②根據(jù)四氧化三鐵也能被磁鐵吸引，則組合可能為全部為鐵，全部為四氧化三鐵，鐵和四氧化三鐵都有，故答案為：全部為四氧化三鐵；四氧化三鐵和鐵的混合物；
③設(shè)總質(zhì)量為1g，則鐵的質(zhì)量為x，四氧化三鐵的質(zhì)量為（1-x），又氧的含量為25.6%，所以有$\frac{（1-x）×\frac{64}{232}}{1}$=25.6%，解得x=0.0720，所以鐵的含量為7.20%，四氧化三鐵的含量為1-7.20%=92.8%；故答案為：w（Fe₃O₄）=92.8%、w（Fe）=7.2%．

點評 本題考查了氣體的制備及其工業(yè)煉鐵的裝置的選擇等，題目涉及的知識點較多，側(cè)重于基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用的考查，題目難度中等．