Question

3．钢铁的冶炼是我国古代的化学工艺，请你参与到以下炼铁的实验中探究（一）炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁反应，某同学利用该原理设计了一个实验，实验装置见图，对实验进行分析并回答：
（1）给玻璃管加热的仪器叫酒精喷灯，要用其外焰（填“外焰”、“内焰”或“焰心”）进行加热．
（2）写出CO还原Fe₂O₃的化学方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（3）实验前“通入CO”与“开始加热”的顺序是先通入CO再开始加热；
（4）实验要在装置末端a处燃着一盏酒精灯，其作用是防止一氧化碳污染环境．
（5）实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质．关于该实验，下列说法错误的是C．
A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B．实验结束时，玻璃管中红棕色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
C．反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成
（6）用该方法炼出的铁是否是生铁？不是．
探究（二）
（7）小明另取铁样品（杂质不与盐酸反应）10克，加100克稀盐酸后，恰好完全反应，反应后得混合物109.8克，求①样品中铁的质量分数②稀盐酸的溶质质量分数．

Answer 1

分析 （1）酒精灯火焰中，外焰温度最高；
（2）高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；
（3）一氧化碳具有可燃性，与空气或氧气混合达到一定程度时，遇明火会发生爆炸；
（4）一氧化碳燃烧生成二氧化碳；
（5）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
除铁粉以外，四氧化三铁、氧化亚铁也是黑色的；
（6）生铁的主要成分是铁，还含有碳等物质；
（7）铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，根据提供的数据可以进行相关方面的计算．

解答 解：（1）由于酒精喷灯的外焰的温度最高，加热时要用外焰进行加热．
故填：外焰．
（2）一氧化碳还原氧化铁（Fe₂O₃），主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）由于玻璃管内有空气，通入一氧化碳高温时易发生爆炸，所以实验前先通入CO，排净玻璃管中的空气再开始加热．
故填：先通入CO再开始加热．
（4）为了防止一氧化碳对大气的污染，所以，实验时要在装置末端a处燃着一盏酒精灯除去反应剩余的CO．
故填：防止一氧化碳污染环境．
（5）A、试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成，该选项说法正确；
B、因此反应也可能生成四氧化三铁或氧化亚铁，它们也是黑色的，所以玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁，该选项说法正确；
C、由题意可知，此反应中的生成物可能有铁粉和四氧化三铁、氧化亚铁，所以玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成的说法是错误的，该选项说法不正确．
故选：C．
（6）用该方法炼出的铁不是生铁，因为生铁是含有碳元素的混合物，而该方法得到的是铁单质．
故填：不是．
（7）设铁的质量为x，氯化氢质量为y，
反应前后的质量差即为反应生成氢气的质量，因此生成氢气的质量为：10g+100g-109.8g=0.2g，
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，
56  73         2 
x   y        0.2g
$\frac{56}{x}$=$\frac{73}{y}$=$\frac{2}{0.2g}$，
x=5.6g，y=7.3g，
样品中铁的质量分数为：$\frac{5.6g}{10g}$×100%=56%，
稀盐酸的溶质质量分数为：$\frac{7.3g}{100g}$×100%=7.3%，
答：样品中铁的质量分数为56%，稀盐酸的溶质质量分数为7.3%．

点评 本题主要考查一氧化碳与氧化铁反应实验装置、实验现象、一氧化碳的化学性质和污染，属基础性知识考查题．