Question

工業上常用CO還原氧化鐵來冶煉生鐵．請你一起參與以下探究：
（1）該反應的化學方程式為aCO+Fe₂O₃bFe+3CO₂，
其中a=______，b=______．
（2）已知一氧化碳是一種劇毒、難溶于水、密度比空氣略小的
氣體．實驗室收集一氧化碳時，常用排水法而不用排空氣法，
其主要原因是______．若想用右圖所示裝置
收集一氧化碳，則氣體應從______端通入瓶中．
（3）由于一氧化碳有劇毒容易造成空氣污染，因此實驗中應對尾氣進行處理，某化學興趣小組的同學設計了以下兩套尾氣處理裝置：

①寫出圖中有標號儀器的名稱a______、b______；
②選擇圖A處理尾氣，實驗時應先點燃______（選填“Ⅰ”或“Ⅱ”）處的b儀器．圖B與圖A所示的尾氣處理方法相比較，其主要優點是______；
③興趣小組的同學通過查閱資料得知：常溫下，CO能與氯化鈀（PdCl₂）溶液反應．于是他們選擇了將尾氣直接通入氯化鈀溶液中對尾氣進行處理．該反應的化學方程式為：
CO+PdCl₂+H₂O=Pd↓+2HCl+R，其中R的化學式為______．此法與上述方法相比除了具有圖B比圖A所示方法的優點外，從實驗角度看它還有的優點是____________（寫出一點合理答案即可）；
④你認為該實驗中，還可以用______方法來處理尾氣．
⑤煉鐵中除了一氧化碳會造成空氣污染外，鐵礦石中的有害元素也會給環境造成一定的污染．你認為下列鐵礦石中最不適宜選擇用來煉鐵的是______（選填序號）．
A．赤鐵礦（主要成分Fe₂O₃）  B．磁鐵礦（主要成分Fe₃O₄）  C．黃鐵礦（主要成分FeS₂）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據質量守恒定律和化學方程式的配平方法，可以得出化學方程式中化學式前的化學計量數．
（2）由已知條件可知一氧化碳有毒，釋放到空氣中會污染空氣；若用由圖所示裝置收集一氧化碳，必須用一氧化碳將瓶中的水排出，才能將一氧化碳氣體留在瓶中．
（3）①只有熟悉常見儀器的名稱和圖形，才能正確解答本小題；②兩處酒精燈的點燃順序是由一氧化碳的可燃性和毒性來決定的；裝置B的優點應從能源利用和消耗酒精的角度來回答；③R的化學式可以根據質量守恒定律和化學方程式得出；還有的優點可以從用到儀器的多少、操作的難易和安全程度等方面回答；④尾氣的處理原理一般為暫時收集、過后集中處理和轉化處理．可以從原理的角度考慮處理措施；⑤明確了礦石中的有害元素就可以得到本題的答案．
解答：解：（1）該反應方程式aCO+Fe₂O₃bFe+3CO₂根據配平后變成3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂．
因此a=3，b=2．
（2）實驗室收集一氧化碳時，常用排水法而不用排空氣法的主要原因是一氧化碳有毒，污染空氣．
要使一氧化碳氣體留在瓶中，必須將瓶中的水排出，因此應從短管的b端通入一氧化碳氣體，由于氣體的密度比水小，因此會聚集在瓶中水的上方，隨著氣體的通入，氣體壓強增大，對水的壓力增大到一定程度時，水會在氣體壓力的作用下由長管的a端排出．從而使一氧化碳留在瓶中．
（3）①根據常見儀器的名稱和圖形可知：a是鐵架臺，b是酒精燈．
②若先點Ⅰ處的酒精燈，由于一氧化碳具有可燃性，通入的一氧化碳與玻璃管內的熱空氣混合，可能會發生爆炸，因此不能先點燃Ⅰ處的酒精燈，必須先點燃Ⅱ處的酒精燈．
兩裝置相比，裝置B比A能充分利用未參加反應的一氧化碳，減少了酒精的消耗，因此裝置B比A的主要優點是充分利用能源、節省酒精．
③由化學方程式CO+PdCl₂+H₂O=Pd↓+2HCl+R可知：方程式的左邊有1個碳原子、2個氧原子、1個鈀原子、2個氯原子和2個氫原子，右邊有1個鈀原子、2個氯原子、2個氫原子和1個R分子．
因此1個R分子含有1個碳原子和2個氧原子，所以R的化學式為CO₂．
此法與上述方法相比除了具有圖B比圖A所示方法的優點外，從實驗角度看它還有的優點是用的儀器少、操作簡單、安全．
④尾氣的處理原理一般為暫時收集、過后集中處理和轉化處理．上述的三種方法都是將一氧化碳轉化成無毒、對環境無污染的物質，因此可以從暫時收集和過后集中處理的角度考慮處理措施．如用氣球將尾氣收集起來等．
⑤鐵礦石中含有的硫、磷、砷等，冶煉過程中會產生污染環境和對人體有害的物質．在三個選項中，只有黃鐵礦中含有害元素硫，因此選C．
故答案為：
（1）3；2．
（2）一氧化碳有毒，污染空氣；b．
（3）①鐵架臺；酒精燈．
②Ⅱ；充分利用能源、節省酒精．
③CO₂；用的儀器少、操作簡單、安全．
④氣球收集尾氣．
⑤C．
點評：本題主要考查化學方程式的配平、一氧化碳的毒性、氣體的收集和尾氣的處理等，難度較大．