Question

【題目】某興趣小組在實驗室中模擬煉鐵化學原理的實驗，對固體產物成分等進行探究。

【設計實驗】用一氧化碳還原純凈的氧化鐵粉末，實驗裝置如下圖。

【進行實驗】該小組按上述實驗設計，在一定溫度下進行了實驗，測得下列數據：

①反應前玻璃管和內盛氧化鐵粉末的總質量66.0g(玻璃管的質量為60.0g)

②反應后玻璃管和內盛黑色固體的總質量65.8g(冷卻到室溫稱量)

【分析與討論】本實驗中，玻璃管內固體粉末由紅色全部變為黑色。小明同學認為該黑色固體全部是鐵，但小華同學提出了質疑，于是大家提出查閱資料。

【查閱資料】

① CO還原Fe2O3的固體產物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關

② CO還原Fe2O3的實驗過程中固體產物可能有Fe3O4、FeO、Fe

③ NaOH溶液與石灰水相似，能吸收CO2，但不變渾濁

④

物質性質	四氧化三鐵	氧化亞鐵	氧化鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	紅色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【實驗與猜想】

(1)該小組同學將反應后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發現黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有________ 和 ________

(2)進行猜想：黑色固體粉末可能a.全部為鐵粉；b.__________；c._________

【得出結論】

(3)通過實驗中獲得的數據進行計算，得出黑色固體粉末為(寫名稱)________。

【反思與評價】

(4)一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，若要得到鐵可適當提高反應溫度。

(5)實驗裝置圖中采用虛線框內的裝置，其作用有________。

A．收集CO B．吸收CO2 C．檢驗CO2

【實踐應用】小明和他的同學想測定某赤鐵礦石中Fe2O3的質量分數。用CO與10g赤鐵礦石樣品充分反應(雜質不參與反應)，并將生成的氣體用足量的NaOH溶液完全吸收，該溶液總質量與反應時間的變化關系如右圖。

(6)上述反應產生CO2的質量為_______g；

(7)計算該赤鐵礦石中氧化鐵的質量分數為___________。(需要有計算過程)

Answer 1

【答案】 氧化鐵 氧化亞鐵(文字、符號均可，前后可顛倒) 全部為四氧化三鐵 鐵粉與四氧化三鐵的混合物(前后可顛倒) 四氧化三鐵 A、B 6.6 80%

【解析】（1）由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和氧化亞鐵；（2）由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，黑色固體粉末可能是全部為鐵或全部為四氧化三鐵或四氧化三鐵與鐵粉的混合物；【得出結論】（3）由實驗的數據可知，氧化鐵的質量為：66.0g-60.0g=6g，這些氧化鐵中含有的氧元素的質量為： ，則鐵的質量為：6g-1.8g=4.2g，如果6g的氧化鐵全部煉成鐵，減少的質量應是1.8g，由題意可知，固體減少的質量為：66g-65.8g=0.2g，所以，剩余物中鐵氧的質量比為4.2g：1.6g=21：8，該物質是四氧化三鐵；【反思與評價】（5）由于一氧化碳有毒能污染空氣需要處理尾氣，二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應。所以，虛線框內的裝置，其作用是收集一氧化碳和吸收二氧化碳。（6）反應產生CO2的質量為106.6g-100.0g=6.6g，（7）設該樣品中氧化鐵的質量為，

160 112

6.6g

=8.0g，赤鐵礦石中氧化鐵的質量分數=。

×100%=80%
答：樣品中氧化鐵的質量分數為80%。