Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室采用簡(jiǎn)易裝置模擬演示工業(yè)煉鐵原理，實(shí)驗(yàn)裝置圖和實(shí)驗(yàn)步驟如下：

① 按上圖連接好裝置，檢查裝置氣密性。

② 稱取適量 Fe2O3于石英試管中，點(diǎn)燃Ⅰ處酒精燈，緩慢滴入甲酸。

③ 在完成某項(xiàng)操作后，點(diǎn)燃另外兩處酒精燈。

④ 30 min后熄滅酒精燈，關(guān)閉彈簧夾。

⑤ 待產(chǎn)物冷卻至室溫后，收集產(chǎn)物。

⑥ 采用如上方法分別收集帶金屬網(wǎng)罩酒精燈（金屬網(wǎng)罩可以集中火焰、提高溫度）和酒精噴燈加熱的產(chǎn)物。

請(qǐng)回答下列問題：

（1）制備CO的原理是利用甲酸（HCOOH）在濃硫酸加熱條件下的分解制得，盛放甲酸的儀器名稱為 ，該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟③某項(xiàng)操作是指 。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟④熄滅酒精燈的順序?yàn)?/span>______________。（填I，II，III）

（4）通過查資料獲取如下信息：

I．酒精燈平均溫度為600℃；加網(wǎng)罩酒精燈平均溫度為700℃，酒精噴燈平均溫度為930℃。

II．資料指出當(dāng)反應(yīng)溫度高于710℃，Fe能穩(wěn)定存在，680℃～710℃之間，FeO穩(wěn)定存在，低于680℃，則主要是Fe3O4。試分析酒精燈加熱條件下生成Fe的原因是 。

（5）已知FeO、Fe2O3、Fe3O4氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：22.2%、30%、27.6%。利用儀器分析測(cè)出3種樣品所含元素種類和各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下表：

加熱方式	產(chǎn)物元素組成	各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%[§科§網(wǎng)]
		Fe	O
酒精燈	Fe和O	74.50	25.50
帶網(wǎng)罩酒精燈	Fe和O	76.48	23.52
酒精噴燈	Fe	100.00	0.00

分析各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知前二種加熱方式得到的產(chǎn)物為混合物，其中酒精燈加熱所得產(chǎn)物的組成最多有_______種可能。

（6）通過進(jìn)一步的儀器分析測(cè)出前二種加熱方式得到的固體粉末成分均為Fe3O4和Fe，用酒精噴燈加熱得到的固體粉末成分為Fe。請(qǐng)計(jì)算利用酒精燈加熱方式混合物中Fe3O4和Fe的質(zhì)量比為_____。（要求保留整數(shù)）

Answer 1

【答案】（1）分液漏斗（2分） HCOOHCO↑ + H2O（2分） （2）檢驗(yàn)CO純度（2分）

（3）III，I，II (答III，II， I也給分)（2分）

（4）長(zhǎng)時(shí)間集中加熱使局部溫度達(dá)到還原生成鐵所需要的溫度（2分）（其它正確答案參照給分）

（5）9種（2分） （6）12：1（2分）

【解析】

試題分析：（1）在濃硫酸加熱條件下，HCOOH分解可得CO，根據(jù)質(zhì)量守恒可知另一個(gè)產(chǎn)物為水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：HCOOHCO↑+H2O，盛放甲酸的儀器名稱為分液漏斗。

（2）CO是可燃性氣體，因此應(yīng)先檢驗(yàn)CO純度后點(diǎn)燃另外兩處酒精燈，先檢驗(yàn)CO純度目的看試管內(nèi)的空氣是否排凈，防止爆炸。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要等試管冷卻后才停止通一氧化碳，故先熄滅Ⅲ處酒精燈，是為了防止生成熱的鐵被空氣中的氧氣氧化；應(yīng)最后熄滅Ⅰ處酒精燈，目的是防止多余的一氧化碳進(jìn)入空氣中污染環(huán)境。所以實(shí)驗(yàn)步驟④熄滅酒精燈的順序?yàn)?/span> Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ。

（4）加網(wǎng)罩酒精燈平均溫度為700℃，當(dāng)反應(yīng)溫度高于710℃，F(xiàn)e能穩(wěn)定存在，溫度差比較小，長(zhǎng)時(shí)間集中加熱可使局部溫度達(dá)到生成還原鐵所需要的溫度。

（5）由數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)e、FeO、Fe2O3、Fe3O4中Fe元素的百分含量分別為100﹪、77.8%、70%、72.4%，酒精燈加熱所得產(chǎn)物中Fe元素的百分含量為74.50%，混合物中至少有一個(gè)Fe元素含量大于74.50%，至少有一個(gè)Fe元素含量小于74.50%，故混合物中一定有Fe和FeO中的至少一種，也一定有Fe2O3和Fe3O4中的一種，這樣就會(huì)出現(xiàn)，兩種混合的有4種：Fe、Fe2O3，F(xiàn)e、Fe3O4，F(xiàn)eO、Fe2O3，F(xiàn)eO、Fe3O4，三種混合的有4種：Fe、Fe2O3和Fe3O4，F(xiàn)eO、Fe2O3和Fe3O4，F(xiàn)e2O3、Fe和FeO，F(xiàn)e3O4、Fe和FeO ，四種混合的有1種：Fe、FeO、Fe2O3和Fe3O4，共9種。

（6）根據(jù)酒精燈加熱得到的產(chǎn)物為Fe3O4和Fe，且鐵元素的百分含量為74.50％，設(shè)Fe3O4的質(zhì)量為x，F(xiàn)e的質(zhì)量為y，則＝74.50％，解得：≈12:1。