Question

【题目】实验室模拟炼铁

已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合溶液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。请回答下列问题：

（1）实验过程中A处玻璃管中现象：_____，写出B处反应的化学方程式:_____。

（2）实验装置按图连接，请将以下四步按正确操作步骤排序：_____（填序号）。

a.点燃A处酒精喷灯

b.通入CO

c.停止通入CO

d.熄灭酒精喷灯

（3）实验装置图中虚线框内装置起到的作用有_____（填序号）。

A.收集一氧化碳

B.吸收二氧化碳

C.检验二氧化碳

（4）已知此反应过程中温度不同，可能生成铁的不同的氧化物。原固体Fe2O3质量为48. 0g，现用热分析仪记录CO与Fe2O3进行反应时有关数据，得到固体质量与反应温度的关系曲线如图所示。

①根据图象分析，写出D点时固体成分的化学式_____。

②若B点生成物为一成分固定的化合物，请确定其化学式是_____。

Answer 1

【答案】玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O badc ABC Fe Fe3O4

【解析】

（1）实验过程中A处发生的反应是红棕色的氧化铁和一氧化碳反应生成黑色的铁，因此玻璃管中的现象是：玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑。因为B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合溶液，因此装置中B处发生的反应有两个，化学方程式为：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。

（2）因为一氧化碳具有可燃性，如果一氧化碳和氧气混合，加热时可能发生爆炸，而实验装置的玻璃管中有空气，所以实验开始时必须先通一氧化碳，排尽装置内的空气后再加热；因为实验结束时，如果先停止通一氧化碳，空气就会进入玻璃管，灼热的铁就会被空气中的氧气氧化，所以结束时必须先停止加热，待装置冷却至室温再停止通一氧化碳。因此实验中正确操作步骤排序为：badc。

（3）因为部分一氧化碳和氧化铁不能完全反应，所以尾气中含有未参加反应的一氧化碳，如果直接排放会污染空气，实验装置图中虚线框内装置B中液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合溶液，且氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强，氢氧化钠溶液能吸收反应生成的二氧化碳，氢氧化钙溶液能检验反应中有二氧化碳生成，且该装置中两根导管都伸至集气瓶的底部，可以收集没有参加反应的一氧化碳气体，因此实验装置图中虚线框内装置起到的作用有：ABC。

（4）①原固体Fe2O3质量为48. 0g，计算可得其中铁元素的质量为，根据图象，D点时固体质量为33.6g，因此D点固体成分为铁单质，其化学式是：Fe。

②因为质量为48. 0g的Fe2O3中铁元素质量为33.6g，而剩余固体中铁元素质量不变，所以B点生成物中铁元素的质量也为33.6g。根据铁元素的质量，B点生成物中氧元素的质量为：46.4g-33.6g=12.8g，根据题意若B点生成物为一成分固定的化合物，设B点生成物的化学式为FexOy， ，解得 ，则得出B点生成物化学式是：Fe3O4。