20.
某化学兴趣小组在实验室中模拟工业炼铁的原理,并探究CO与Fe
2O
3反应后的产物.所用装置如图所示.
(1)如果实验成功,请回答下列问题:
①实验过程中的现象:红色固体粉末变成黑色、澄清石灰水变浑浊.
②B装置中发生反应的化学方程式Ca(OH)
2+CO
2═CaCO
3↓+H
2O.
③为保证安全和实验成功,该实验的操作步骤:badc.(填序号)
a.点燃A处酒精喷灯 b.通入CO气体
c.停止通入CO气体d.熄灭酒精喷灯.
④该装置设计有一个明显缺陷,你认为是没有尾气处理装置.
(2)兴趣小组用上图装置想计算12克赤铁矿样品中氧化铁的质量分数,他们收集了以下两组数据(假设所有能发生的反应都反应完全,矿石中杂质不参与化学反应):
数据A:玻璃管和固体样品在反应前后质量变化了a g;
数据B:整个实验中,实际通入玻璃管中的一氧化碳质量为b g.
你认为他们应该选用了A(填“A”或“B”)组数据来计算赤铁矿石中氧化铁的质量分数,不选用另一组数据计算的原因CO要先通后撤,没有全部参加反应.
(3)实验时准确称取一定质量纯净的Fe
2O
3固体和相关装置的质量按上图进行实验,当固体全部变黑后,继续通入CO直到玻璃管冷却.将得到黑色的固体加入到足量的稀盐酸,发现固体全部溶解,但无气泡产生.实验测得部分数据如下:
| 玻璃管中固体的质量 | 装置B试管及其中物质的总质量 |
反应前 | 32g | 300g |
反应后 | 28.8g | 308g |
(4)实验分析
查阅资料:a.铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解.
b.Fe
2O
3与CO反应的固体生成物可能情况如下:
Fe
2O
3$\stackrel{400℃-500℃}{→}$Fe
3O
4$\stackrel{500℃-600℃}{→}$FeO(黑色)$\stackrel{700℃-800℃}{→}$Fe
分析推断:①装置B试管中增加的质量一定小于理论产生的CO
2质量,可能原因是AB(填写字母代号).
A.未参加反应的CO通过B时带走了水蒸气;
B.石灰水浓度小没有将二氧化碳完全吸收;
C.石灰水吸收了空气中的二氧化碳气体.
②根据实验现象可确定反应后的固体中一定不存在Fe(填“一定”或“一定不”或“可能”).
理由:黑色固体中加入盐酸后没有气泡生成.
(5)实验结论:根据可靠实验数据计算出反应后的固体的成分.
过程:m(Fe)=32×$\frac{112}{160}$=22.4g;m(O)=28.8-22.4=6.4g56x:16y=22.4:6.4,解得x:y=1:1
成分:FeO
此时发生反应的化学方程式:Fe
2O
3+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeO+CO
2.