某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验.对固体产物成分等进行究．[设计实验]用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末.实验装置如图1．[进行实验]该小组按上述实验设计.在一定温度下进行了实验.测得下列数据:①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g[分析与讨论]本实验中.玻璃管内� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

4．某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行究．
【设计实验】用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图1．

【进行实验】该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g（玻璃管的质量为60.0g）
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g（冷却到室温称量）
【分析与讨论】本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色．小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料．
【查阅资料】①CO还原Fe₂O₃的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关；
②CO还原Fe₂O₃的实验过程中固体产物可能有Fe₃O₄、FeO、Fe；
③NaOH溶液与石灰水相似，能吸收CO₂，但不变浑．
④

物质性质	四氧化三铁	氧化亚铁	氧化铁	铁粉
颜色	黑色	黑色	红色	黑色
能否被磁铁吸引	能	不能	不能	能

【实验与猜想】
（1）该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和氧化亚铁．
（2）进行猜想：黑色固体粉末可能a．全部为铁、b．四氧化三铁、c．铁和四氧化三铁．
【得出结论】
（3）通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为（写名称）四氧化三铁．
【反思与评价】
（4）一氧化碳还原氧化铁的实验中，为了确保实验安全，加热前应先通入一会一氧化碳，再加热，若要得到铁可适当提高反应温度．
（5）实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有A、B．
A．收集CO B．吸收CO₂ C．检验CO₂
【实践应用】小明和他的同学想测定某赤铁矿石中Fe₂O₃的质量分数．用CO与10g赤铁矿石样品充分反应（杂质不参与反应），并将生成的气体用足量的NaOH溶液完全吸收，该溶液总质量与反应时间的变化关系如图2．
（6）上述反应产生CO₂的质量为6.6g；
（7）计算该赤铁矿石中氧化铁的质量分数．80%．（需要有计算过程）

分析【实验与猜想】根据题意黑色固体粉末全部能被吸引分析不可能含有的物质；
根据铁和四氧化三铁都是黑色、都能被磁铁吸引，对黑色粉末进行猜想．
【得出结论】根据氧化铁的质量，可求出铁的质量和含有的氧元素的质量，再根据减少的质量分析黑色固体粉末的成分．
【反思与评价】根据一氧化碳有毒能污染空气需要处理尾气和二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应分析．
NaOH溶液增加的质量等于二氧化碳的质量，根据化学方程式进行计算即可．

解答解：（1）由题意可知，黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和氧化亚铁；故填：氧化亚铁；
（2）由题意可知，黑色固体粉末全部能被吸引，黑色固体粉末可能是全部为铁或全部为四氧化三铁或四氧化三铁与铁粉的混合物．故填：b．四氧化三铁；c．铁和四氧化三铁；
（3）由实验的数据可知，氧化铁的质量为：66.0g-60.0g=6g，这些氧化铁中含有的氧元素的质量为：6g×$\frac{16×3}{56×2+16×3}×100%$=1.8g．则铁的质量为：6g-1.8g=4.2g，如果6g的氧化铁全部炼成铁，减少的适量应是1.8g，由题意可知，固体减少的质量为：66g-65.8g=0.2g，所以，剩余物中铁氧的质量比为4.2g：1.6g=21：8，该物质是四氧化三铁；故填：四氧化三铁；
（4）在加热前要通入一氧化碳，排净装置内的空气，以免加热发生爆炸，故填：通入一会一氧化碳；
（5）由于一氧化碳有毒能污染空气需要处理尾气，二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应．所以，虚线框内的装置，其作用是收集一氧化碳和吸收二氧化碳．故填：A、B；
（6）反应产生CO₂的质量为106.6g-100.0g=6.6g；故填：6.6；
（7）解：设该样品中氧化铁的质量为x
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂?
    160            132
     x             6.6g
$\frac{160}{132}=\frac{x}{6.6g}$
x=8.0g
赤铁矿石中氧化铁的质量分数为：$\frac{8.0g}{10.0g}×100%$=80%．
答：样品中氧化铁的质量分数为80%．

点评本题综合性较强，较全面的考查了一氧化碳还原氧化铁，尤其是利用数据对混合物的判断增加了试题难度，掌握反应前后元素的质量不变，并会结合方程式分析即可顺利解答．

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