3.精还原铁粉是一种重要的化工原料,某兴趣小组对其进行下列研究:
【物质制备】利用绿矾制备精还原铁粉的工艺流程如下:
粗还原铁粉中还含有少量铁的氧化物和Fe
3C杂质,可用氢气在高温下进一步还原,其反应方程式
FexOy+yH
2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$xFe+yH
2O Fe
3C+2H
2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+CH
4(1)写出焙烧中氧化铁与CO反应的化学方程式Fe
2O
3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO
2.
(2)焙烧中加焦炭的作用除了可以生成CO外,还能提供热量.
【含量测定】为得到精还原铁粉并测定粗还原铁粉中氧和碳元素的质量分数,按如下装置进行实验.
已知3CH
4+4Fe
2O
3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO
2+6H
2O+8Fe(假设每步反应都完全且不考虑装置内原有空气对测定结果的影响).
(3)主要实验步骤如下:
①按顺序组装仪器,检查装置的气密性,称量样品和必要装置的质量;②点燃A处酒精灯;③缓缓通入纯净干燥的H
2;④点燃C处酒精灯;⑤分别熄灭A、C处酒精灯;⑥再缓缓通入少量H
2;⑦再次称量必要装置的质量.
操作的先后顺序是①→③→④→②→⑤→⑥→⑦(填序号)
(4)步骤③的目的是除去装置内的氧气,防止发生爆炸,验证该步骤目的达到的实验方法是收集尾气靠近燃着的酒精灯,听声音;步骤⑥的目的是防止生成的还原铁粉再次被氧化,起保护作用.
(5)若装置D、E分别增重m g和n g,则m与n的关系为B(填字母);
A.11m=9n B.11m<9n C.11m>9n
若缺少装置D,则所测氧元素的质量分数将不变(“偏大”、“偏小”或“不变”,下同),碳元素的质量分数将偏大.
(6)粗还原铁粉样品的质量为10.000g,装置B、E分别增重0.180g和0.220g,计算样品中氧和碳元素的质量分数(要求计算过程).