Question

5．如图是某学校化学课外学习小组设计的探究工业炼铁原理及产物验证的实验．实验 中所用氧化铁的质量为1Og，硬质玻璃管的质量为50g．

（1）B装置中反应的化学方程式是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；E装置中反应的化学方程式是3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，该反应是放（选填“吸”或“放”）热反应．
（2）从实验安全的角度考虑D瓶中应盛放的试剂是浓硫酸．
（3）F装置的作用是检验二氧化碳、处理尾气．
（4）为探究E装置中黑色粉末的成分是什么，同学们将反应后的黑色固体研细后，用磁铁吸引，发现黑色粉末全部能被吸引．当装置冷却后称得E装置中玻璃管和固体的总质量为59g．则剩余黑色固体中铁元素质量为7g．根据上述实验数据处理得出产物中黑色因体的成分是铁和四氧化三铁．

Answer 1

分析 （1）根据氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳进行分析；
（2）根据溶液中水蒸气的质量会对玻璃管的称量产生影响，需要除去，所以D瓶中的试剂是浓硫酸进行分析；
（3）根据二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和水，一氧化碳具有可燃性和毒性进行分析；
（4）根据质量守恒定律和反应前后固体减少的质量就是氧元素的质量，然后依据题中的数据进行计算．

解答 解：（1）氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，化学方程式为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，该反应属于放热反应；
（2）溶液中水蒸气的质量会对玻璃管的称量产生影响，需要除去，所以D瓶中的试剂是浓硫酸；
（3）二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和水，一氧化碳具有可燃性和毒性，所以F装置的作用是检验二氧化碳，处理尾气；
（4）依据质量守恒定律可知，剩余黑色固体中铁元素质量等于氧化铁中铁元素的质量，铁元素的质量为：10g×$\frac{112}{160}$×100%=7g，氧元素的质量为：9g-7g=2g，所以铁、氧元素的原子个数比是：$\frac{7g}{56}$：$\frac{2g}{16}$=1：1，氧化亚铁不能被磁铁吸引，所以黑色固体中铁和氧个数为1：1时不应该是FeO，而应该是铁和四氧化三铁的混合物．
故答案为：（1）2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，放；
（2）浓硫酸；
（3）检验二氧化碳，处理尾气；
（4）7，铁和四氧化三铁．

点评 此题是与炼铁相关的实验探究题，综合性较强，尤其是利用数据对混合物的判断提高了试题的难度，只要是掌握固体质量变化是氧元素失掉的实质便可迎刃而解．