Question

12．已知在不同的溫度下，CO與鐵的氧化物反應(yīng)能生成另一種鐵的氧化物（或鐵單質(zhì)）和CO₂．現(xiàn)利用下圖1的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)過程中管內(nèi)的固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線如圖2．注：圖1中的儀器甲是一種加熱儀器，圖2中A、B點(diǎn)的固體組成分別是鐵的氧化物中的一種．

（1）查閱資料發(fā)現(xiàn)，酒精燈加熱時(shí)玻璃管的受熱溫度是400～500℃，酒精噴燈加熱時(shí)玻璃管的受熱溫度是800～1200℃．實(shí)驗(yàn)室要利用圖1來制取金屬鐵，儀器甲應(yīng)選用的加熱儀器是酒精噴燈（填“酒精燈”或“酒精噴燈”）；若完全反應(yīng)后圖1中可以觀察到哪些現(xiàn)象紅色粉末變成黑色、澄清的石灰水變渾濁．  圖l裝置明顯存在的不足之處是尾氣未處理．
（2）利用圖2顯示的相關(guān)信息，回答如下問題．
①在0～400℃溫度范圍內(nèi)，管內(nèi)固體質(zhì)量不變，其原因是未達(dá)到反應(yīng)所需的最低溫度．
②圖中x=1.68g．
③試據(jù)圖計(jì)算并推斷A點(diǎn)固體的合理化學(xué)式（要求有計(jì)算過程）

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)流程為：一氧化碳與氧化鐵在解熱的條件下，隨著溫度的升高，氧化鐵中的氧逐漸失去，最后得到單質(zhì)鐵．

解答 解：（1）觀察圖2中的數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度達(dá)到700℃時(shí)氧化鐵才開始被一氧化碳還原為鐵，而酒精燈的溫度范圍只是400～500℃，所以應(yīng)該選擇酒精噴燈．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的尾氣中還含有未反應(yīng)的一氧化碳，一氧化碳有毒，不能直接排入空氣中，可以用酒精燈將其點(diǎn)燃，轉(zhuǎn)化為二氧化碳，再排入空氣中．
故答案為：酒精噴燈；紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁；尾氣未處理
（2）①在0～400℃溫度范圍內(nèi)，根本達(dá)不到反應(yīng)所需的最低溫度，所以氧化鐵的質(zhì)量并未改變．
故答案為：未達(dá)到反應(yīng)所需的最低溫度．
②從400℃開始，隨著溫度的升高，氧化鐵中的氧開始逐漸失去，到700℃時(shí)只剩下鐵，即此時(shí)氧化鐵被一氧化碳還原為鐵單質(zhì)．
根據(jù)元素守恒，鐵單質(zhì)的質(zhì)量=氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量=2.4g×$\frac{56×2}{56×2+16×3}×100%$=1.68g，
故答案為1.68．
③A處氧化物中鐵的質(zhì)量=氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量=2.4g×$\frac{56×2}{56×2+16×3}×100%$=1.68g，
A處氧化物中氧的質(zhì)量=氧化鐵中氧的質(zhì)量-失去氧的質(zhì)量=2.4g×$\frac{16××3}{160}$×100%-（2.40-2.32）g=0.64g
A處氧化物中鐵與氧原子個(gè)數(shù)比=$\frac{1.68g}{56}$：$\frac{0.64g}{16}$=$\frac{3}{4}$，所以A處氧化物的化學(xué)式為Fe₃O₄
故答案為：Fe₃O₄

點(diǎn)評(píng) 要會(huì)根據(jù)化學(xué)式求元素的質(zhì)量比，同樣也要會(huì)根據(jù)元素的質(zhì)量求化學(xué)式．