Question

6．钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志．图1是实验室模拟炼铁的装置图．

（1）写出图1中A处发生的化学反应方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）实验过程中通入CO质量与红色粉末质量的关系如图2所示．根据图示，下列说法不正确的是①⑤；（填序号）
①a点表示开始通入CO，反应开始发生
②b点表示通入CO一段时间后加热，反应开始发生
③c点表示红色粉末已充分参加反应
④d点表示反应结束后仍需继续通入CO
⑤可根据通入CO的质量计算出红色粉末的质量
（3）图1装置中的不足之处是没有对尾气进行处理．
（4）该实验炼制的铁与工业炼制出的铁最大的区别是该实验炼制的铁是纯净物，工业炼制的生铁是混合物，含有一定量的碳．
（5）某化学小组的同学们利用上述实验对一份固体样品进行了探究．通过实验已确定该样品由氧化铁和铁粉混合而成．他们取了7.2g固体样品，用图1所示的装置重新实验，测定的部分数据如图3所示，则原样品中铁元素与氧元素的质量比是5：1．

Answer 1

分析 （1）根据反应物、生成物和反应条件书写方程式；
（2）实验开始先通入一氧化碳，排尽试管内空气，防止加热发生爆炸，反应完成要继续通一氧化碳，防止生成的铁被氧化，此两步一氧化碳都未发生反应，a-b红色粉末的质量未变，说明反应尚未开始；
（3）一氧化碳有毒，未发生反应的一氧化碳要进行处理；
（4）工业炼制的是生铁，此处炼制的是纯铁；
（5）根据图示用差量法可以计算．根据一氧化碳只与氧化铁反应，根据提供的数据计算出氧化铁的质量，然后计算出样品中铁粉的质量分数；
（2）根据（1）的计算结果可知氧化铁的质量，可计算出7.2g固体样品中铁的质量，然后再加上4g氧化铁中铁的质量，即得铁元素总质量；再根据化学式中元素的质量分数，计算出氧化铁中氧元素的质量，然后求二者的比值．

解答 解：（1）红色粉末是氧化铁，氧化铁和一氧化碳在高温条件下生成铁和二氧化碳，方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
故答案为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）实验开始先通入一氧化碳，排尽试管内空气，防止加热发生爆炸，反应完成要继续通一氧化碳，防止生成的铁被氧化，此两步一氧化碳都未发生反应，所以不能根据通入一氧化碳的质量 进行计算，a-b红色粉末的质量未变，说明反应尚未开始；
故选①⑤；
（3）一氧化碳有毒，未发生反应的一氧化碳要进行处理，图中缺乏尾气处理装置；
故答案为：没有对尾气进行处理；
（4）工业炼制的是生铁，含有一定量的碳，此处炼制的是纯铁，二者一个是纯净物，一个是混合物；
故答案为：该实验炼制的铁是纯净物，工业炼制的生铁是混合物，含有一定量的碳；
（5）一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以玻璃管固体减少的质量是氧化铁中氧元素的质量．
解：设氧化铁的质量为x．
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ 固体减少的质量
         160 　          112           160-112=48
           x                                   7.2g-6g     　
$\frac{160}{x}=\frac{48}{7.2g-6g}$
x=4g
所以样品中铁粉的质量是7.2g-4g=3.2g
样品中Fe元素总质量：3.2g+4g×$\frac{112}{160}$×100%=6g
O元素总质量：4g×$\frac{16×3}{160}$×100%=1.2g
所以样品中铁元素与氧元素的质量比是：6g：1.2g=5：1
答：该样品中铁元素与氧元素的质量比是5：1．
故填：5：1．

点评 本题对一氧化碳还原氧化铁进行了综合的考查，既包括方程式、实验步骤、装置等知识的考查，又考查了相关计算，有一定的难度．