Question

【題目】精還原鐵粉是一種重要的化工原料，某興趣小組對其進(jìn)行下列研究:

（物質(zhì)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(zhì)，可用氫氣在高溫下進(jìn)一步還原，其反應(yīng)方程式為：

Fe3C+2H23Fe+CH4 FexOy+yH2xFe+yH2O

（1）已知焙燒中發(fā)生的主要反應(yīng)是CO奪取氧化鐵中的氧元素，得到單質(zhì)鐵與另一種碳的氧化物，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________。

（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應(yīng)所需高溫外，還能________。

（含量測定）甲同學(xué)為得到精還原鐵粉并測定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，按如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知：3CH4+4Fe2O33CO2+6H2O+8Fe，濃硫酸有吸水性，可以吸收混合氣體中的水熱氣，堿石灰不僅 能吸收水而且能吸收CO2。（假設(shè)每步反應(yīng)都完全且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對測定結(jié)果的影響）。

（3）主要實(shí)驗(yàn)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(zhì)量；

②緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2；③點(diǎn)燃C處酒精燈；④點(diǎn)燃A處酒精燈；⑤分別熄滅A、C處酒精燈；⑥再次緩緩?fù)ㄈ際2；⑦再次稱量必要裝置的質(zhì)量。

步驟②的目的是___________，步驟⑥的目的是__________。

（4）反應(yīng)后C裝置中的現(xiàn)象是_____________。

（5）若缺少裝置F，則所測碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將_____________（“偏大”、“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 提供CO 除去裝置內(nèi)的氧氣，防止發(fā)生爆炸 防止鐵氧化 固體由紅變黑 偏大

【解析】

（1）根據(jù)“焙燒中發(fā)生的主要反應(yīng)是CO奪取氧化鐵中的氧元素，得到單質(zhì)鐵與另一種碳的氧化物”和質(zhì)量守恒定律可知，CO與氧化鐵在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2；

（2）焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應(yīng)所需高溫外，還能提供CO；

（3）氫氣具有可燃性，在加熱或點(diǎn)燃時(shí)易發(fā)生爆炸，步驟②的目的是除去裝置內(nèi)的氧氣，防止發(fā)生爆炸，鐵在高溫下易與空氣中的氧氣反應(yīng)，步驟⑤后反應(yīng)生成的鐵溫度較高，步驟⑥再次緩緩?fù)ㄈ?/span>H2的目的是防止鐵氧化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗；

（4）C裝置中的反應(yīng)是3CH4+4Fe2O33CO2+6H2O+8Fe，反應(yīng)后C裝置中的現(xiàn)象是固體由紅變黑；

（5）裝置F可以吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，否則裝置F會(huì)吸收空氣中的二氧化碳和水造成質(zhì)量偏大，誤認(rèn)為生成的二氧化碳多，造成測定結(jié)果偏大。