Question

探究二：精還原鐵粉是一種重要的化工原料，某興趣小組對其進行下列研究：
【物質制備】利用綠礬制備精還原鐵粉的工藝流程如下：

粗還原鐵粉中還含有少量鐵的氧化物和Fe₃C雜質，可用氫氣在高溫下進一步還原，其反應方程式為Fe_xO_y + y H₂x Fe + y H₂O，Fe₃C + 2 H₂3 Fe + CH₄。
（1）寫出焙燒中氧化鐵與CO反應的化學方程式：         。
（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以生成CO外，還能         。

【含量測定】為得到精還原鐵粉并測定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質量分數，按如下裝置進行實驗。已知3 CH₄ + 4 Fe₂O₃3 CO₂ + 6H₂O + 8 Fe（假設每步反應都完全，且不考慮裝置內原有空氣對測定結果的影響）。
（3）主要實驗步驟如下：
①按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，稱量樣品和必要裝置的質量；②點燃A處酒精燈；③緩緩通入純凈干燥的H₂；④點燃C處酒精燈；⑤分別熄滅A處、C處酒精燈；⑥再緩緩通入少量H₂；⑦再次稱量必要裝置的質量。
操作的先后順序是①→③→       →⑤→⑥→⑦(填字母)
A．②→④                B．④→②
（4）步驟③的目的是         ，驗證該步驟目的達到的實驗方法是         ；
（5）若缺少裝置D，則所測氧元素的質量分數將         (填“偏大’’“偏小"或“不變")。
（6）粗還原鐵粉樣品的質量為20.000 g，裝置B、E分別增重0.360 g和0.440 g，則計算樣品出中碳元素的質量分數是       ，氧元素的質量分數是       。

Answer 1

探究二（1）   （2）提供熱量  （3）B 
（4）除去裝置內的氧氣（或空氣），防止發生爆炸  
收集尾氣點燃，聽聲音    
（5）不變
（6）0．6%     1.6%

試題分析：探究一（1）一氧化碳高溫下還原三氧化二鐵生成鐵和二氧化碳，；（2）炭高溫下有兩個作用，一個是產生一氧化碳，另一個是產生高溫；（3）順序為按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，稱量樣品和必要裝置的質量，緩緩通入純凈干燥的H₂，點燃C處酒精燈，點燃A處酒精燈，分別熄滅A處、C處酒精燈，再緩緩通入少量H₂，再次稱量必要裝置的質量；（4）步驟③的目的是排盡裝置中的空氣，防止發生爆炸，可以收集尾氣點燃驗證純度；（5）濃硫酸作用是吸收水蒸氣，而堿石灰也可以吸收水蒸氣，所以若缺少裝置D，則所測氧元素的質量分數將不變；（6）設生成甲烷質量為

48                      132
                      0.440g
，解得
生成質量為0.16g，設質量為

180                         16
                          0.16g
，解得
中的質量為
則樣品中碳元素的質量分數為
則樣品出中碳元素的質量分數是6%；同理氧元素的質量分數是1.6%。
點評：這是一道非常典型的探究題，題目給的知識點沒有學過，較為陌生，但是重點考察的反應的思想，裝置等，所以這種題目不要害怕，仔細審題即可。