Question

5．如圖是某學(xué)校化學(xué)課外學(xué)習(xí)小組設(shè)計的探究工業(yè)煉鐵原理及產(chǎn)物驗證的實驗．實驗 中所用氧化鐵的質(zhì)量為1Og，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量為50g．

（1）B裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；E裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式是3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，該反應(yīng)是放（選填“吸”或“放”）熱反應(yīng)．
（2）從實驗安全的角度考慮D瓶中應(yīng)盛放的試劑是濃硫酸．
（3）F裝置的作用是檢驗二氧化碳、處理尾氣．
（4）為探究E裝置中黑色粉末的成分是什么，同學(xué)們將反應(yīng)后的黑色固體研細后，用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色粉末全部能被吸引．當(dāng)裝置冷卻后稱得E裝置中玻璃管和固體的總質(zhì)量為59g．則剩余黑色固體中鐵元素質(zhì)量為7g．根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)處理得出產(chǎn)物中黑色因體的成分是鐵和四氧化三鐵．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳進行分析；
（2）根據(jù)溶液中水蒸氣的質(zhì)量會對玻璃管的稱量產(chǎn)生影響，需要除去，所以D瓶中的試劑是濃硫酸進行分析；
（3）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)會生成碳酸鈣沉淀和水，一氧化碳具有可燃性和毒性進行分析；
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和反應(yīng)前后固體減少的質(zhì)量就是氧元素的質(zhì)量，然后依據(jù)題中的數(shù)據(jù)進行計算．

解答 解：（1）氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)；
（2）溶液中水蒸氣的質(zhì)量會對玻璃管的稱量產(chǎn)生影響，需要除去，所以D瓶中的試劑是濃硫酸；
（3）二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)會生成碳酸鈣沉淀和水，一氧化碳具有可燃性和毒性，所以F裝置的作用是檢驗二氧化碳，處理尾氣；
（4）依據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，剩余黑色固體中鐵元素質(zhì)量等于氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量，鐵元素的質(zhì)量為：10g×$\frac{112}{160}$×100%=7g，氧元素的質(zhì)量為：9g-7g=2g，所以鐵、氧元素的原子個數(shù)比是：$\frac{7g}{56}$：$\frac{2g}{16}$=1：1，氧化亞鐵不能被磁鐵吸引，所以黑色固體中鐵和氧個數(shù)為1：1時不應(yīng)該是FeO，而應(yīng)該是鐵和四氧化三鐵的混合物．
故答案為：（1）2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，放；
（2）濃硫酸；
（3）檢驗二氧化碳，處理尾氣；
（4）7，鐵和四氧化三鐵．

點評 此題是與煉鐵相關(guān)的實驗探究題，綜合性較強，尤其是利用數(shù)據(jù)對混合物的判斷提高了試題的難度，只要是掌握固體質(zhì)量變化是氧元素失掉的實質(zhì)便可迎刃而解．