已知木炭粉(假設(shè)木炭粉中不含其它雜質(zhì))和Fe
2O
3 在加熱條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),興趣小組同學(xué)對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下探究.
Ⅰ生成固體組成分析
(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以觀察到有黑色固體生成,小亮認(rèn)為生成了鐵粉,但小靈卻有不同看法,理由是
.
(2)為進(jìn)一步確定黑色固體成分,小歡將生成的固體溶于足量稀硫酸,發(fā)現(xiàn)有大量氣泡產(chǎn)生,若同時(shí)出現(xiàn)
的現(xiàn)象,則生成的黑色固體全部是鐵.
Ⅱ生成氣體成分分析
提出假設(shè):生成氣體的可能組成有三種:
假設(shè)1:生成氣體是二氧化碳;
假設(shè)2:生成氣體是一氧化碳;
假設(shè)3:生成氣體是
.
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):為確定生成氣體的組成,小組同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖.
(1)實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的N
2,分析不用空氣的
理由是
.
A.空氣中的二氧化碳會(huì)使石灰水變渾濁
B.空氣中的氧氣會(huì)和木炭粉反應(yīng)生成CO或CO
2而干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果
C.空氣中的二氧化碳、水蒸氣會(huì)和木炭粉反應(yīng)生成CO而干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果
(2)定性研究:若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以觀察到澄清石灰水變渾濁,則證明反應(yīng)生成的氣體中一定含有
.
(3)定量研究:現(xiàn)準(zhǔn)確稱(chēng)取16.0g氧化鐵與2.4g木炭粉混合,在上述裝置中完全反應(yīng).測(cè)得剩余固體質(zhì)量為11.2g,且能完全溶于稀鹽酸.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:處理上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后可知,假設(shè)
正確.
拓展與延伸:合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe
2O
3.當(dāng)催化劑中FeO與Fe
2O
3的質(zhì)量之比為9:20時(shí),其催化活性最高.現(xiàn)以Fe
2O
3為原料制備上述催化劑,可向其中加入適量木炭粉,發(fā)生如下反應(yīng):2Fe
2O
3+C
4FeO十CO
2↑.為制得這種活性最高的催化劑,應(yīng)向240g Fe
2O
3 粉末中加入木炭粉的質(zhì)量是
g.