已知木炭粉和Fe2O3 反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑或者為:Fe2O3+3C2Fe+3CO↑
某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),假定恰好完全反應(yīng),測(cè)定此反應(yīng)中的氣體生成物,實(shí)驗(yàn)裝置如圖.
(1)實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的N2,寫(xiě)出不用空氣的主要理由    ,實(shí)驗(yàn)也不能用潮濕的氮?dú),原因?u>    .
(2)如用氧化鐵與木炭粉的混合物3.8g反應(yīng),充分反應(yīng)后測(cè)得固體質(zhì)量減輕1.56g,則生成的氣體為   
(3)燒杯內(nèi)適量澄清石灰水的現(xiàn)象為    ,若氧化鐵的質(zhì)量與本次實(shí)驗(yàn)相同,要使澄清石灰水的現(xiàn)象也與本次實(shí)驗(yàn)相同,則固體混合物總質(zhì)量(m)的取值范圍應(yīng)該是   
(4)合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe2O3
①當(dāng)催化劑中FeO與Fe2O3的質(zhì)量之比為9:20時(shí),其催化活性最高,此時(shí)鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為   
②以Fe2O3為原料制備上述催化劑,可向其中加入適量碳,發(fā)生如下反應(yīng):2Fe2O3+C4FeO十CO2↑,為制得這種活性最高的催化劑,應(yīng)向480g Fe2O3粉末中加入碳多少克?   
【答案】分析:(1)從空氣和潮濕的氮?dú)庖氲碾s質(zhì)分析,從而產(chǎn)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;
(2)利用假設(shè)法:①若減少的質(zhì)量1.56g完全轉(zhuǎn)化成二氧化碳,計(jì)算出分別需要氧化鐵和碳的質(zhì)量,并與3.8g對(duì)照是否符合;②若減少的質(zhì)量1.56g完全轉(zhuǎn)化成一氧化碳,計(jì)算出分別需要氧化鐵和碳的質(zhì)量,并與3.8g對(duì)照是否符合,得出結(jié)論;
(3)根據(jù)生成的氣體是一氧化碳還是二氧化碳確定石灰水是否變渾濁;若不產(chǎn)生二氧化碳,則固體混合物的質(zhì)量應(yīng)大于保證生成一氧化碳的最低值,應(yīng)小于生成二氧化碳的最低值;
(4)①根據(jù)該混合物中FeO與Fe2O3的質(zhì)量比,由兩氧化物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),可求得混合物與所含鐵的質(zhì)量關(guān)系,即可得此時(shí)鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù);
②分析題意可知當(dāng)催化劑中FeO與Fe2O3的質(zhì)量之比為9:20時(shí),其催化活性最高,所以可根據(jù)反應(yīng)結(jié)束后生成的FeO的質(zhì)量和剩余Fe2O3的質(zhì)量之比為9:20建立等式.
所以解題思路就是設(shè)出木炭的質(zhì)量,根據(jù)化學(xué)方程式求出生成的FeO的質(zhì)量和剩余的Fe2O3質(zhì)量即可解答.
解答:解:(1)①因?yàn)榭諝庵泻卸趸己退,將使測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確,故不能用空氣代替干燥的氮?dú)猓虎谝驗(yàn)槌睗竦牡獨(dú)庵泻兴,也將使得測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確,故不能用潮濕的氮?dú)獯娓稍锏牡獨(dú)猓?br />(2)①若減少的質(zhì)量1.56g完全轉(zhuǎn)化成二氧化碳,設(shè)需要氧化鐵的質(zhì)量為x,需要碳的質(zhì)量為y
2Fe2O3+3C4Fe+3CO2
320    36            132
x      y             1.56g

=   x=3.78g
=    y=0.42g
∵3.78g+0.42g=4.2g>3.8g∴該氣體不是二氧化碳;
②若減少的質(zhì)量1.56g完全轉(zhuǎn)化成一氧化碳,設(shè)需要氧化鐵的質(zhì)量為x,需要碳的質(zhì)量為y
Fe2O3+3C2Fe+3CO↑
160    36         84
x       y         1.56g

=  x=2.97g
=   y=0.66g

∵2.97g+0.66g=3.63g<3.8g,,成立,故生成的氣體是一氧化碳;
(3)①因?yàn)楫a(chǎn)生的氣體是一氧化碳,故不能使石灰水變渾濁;
②若不產(chǎn)生二氧化碳,則固體混合物的質(zhì)量最低值是二者恰好反應(yīng),保證產(chǎn)生一氧化碳,是3.63g;
固體混合物的質(zhì)量最高值是小于二者恰好完全反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳的最少量,是4.2g,
故固體混合物的取值范圍是大于3.63g而小于4.2g;
(4)①假設(shè)此時(shí)混合物中FeO的質(zhì)量為9m,則Fe2O3的質(zhì)量為20m,混合物的質(zhì)量為29m
混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=9m××100%+20m××100% 29m=72%
②設(shè)反應(yīng)生成FeO的質(zhì)量為x,消耗Fe2O3的質(zhì)量為y,需要加入碳的質(zhì)量為z
2Fe2O3+C 4FeO+CO2↑
320    12      288
y       z       x
=    y=   
=      z=     
則活性最高的催化劑中FeO與Fe2O3的質(zhì)量之比=x:(480g-)=9:20,解得x=144g
應(yīng)加入碳的質(zhì)量==6g
答:(1)此時(shí)鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%;
(2)為制得這種活性最高的催化劑,應(yīng)向480gFe2O3粉末中加入碳6g.
故答案為:(1)空氣中含有二氧化碳和水,將使測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確;潮濕的氮?dú)庵泻兴,也將使得測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確;
(2)CO;(3)澄清石灰水無(wú)變化; 大于3.63g而小于4.2g   (4)①72%   6g.
點(diǎn)評(píng):本題難度較大,主要考查學(xué)生根據(jù)定量法計(jì)算氣體的成分和根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算的能力,對(duì)于本題主要是要分析題意,找出建立等式的依據(jù)即可解答.
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相關(guān)習(xí)題

科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

已知木炭粉和Fe2O3反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Fe2O3+3C
 高溫 
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4Fe+CO2↑,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),證明氧化鐵中含有氧元素,并測(cè)定氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),實(shí)驗(yàn)裝置如圖.
(1)實(shí)驗(yàn)前,首先要進(jìn)行的操作是
先通氮?dú)廒s走裝置中殘余的空氣
先通氮?dú)廒s走裝置中殘余的空氣

(2)實(shí)驗(yàn)中,盛放澄清石灰水的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象是
澄清石灰水變渾濁
澄清石灰水變渾濁
,原因是
反應(yīng)生成了大量的二氧化碳
反應(yīng)生成了大量的二氧化碳

(3)實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的N2,寫(xiě)出不用空氣的理由:
混有氧氣.若碰到可燃性氣體會(huì)發(fā)生爆炸,有危險(xiǎn)
混有氧氣.若碰到可燃性氣體會(huì)發(fā)生爆炸,有危險(xiǎn)
;
空氣中含有很多含氧元素的物質(zhì),這樣會(huì)干擾對(duì)氧化鐵中氧元素含量的判斷
空氣中含有很多含氧元素的物質(zhì),這樣會(huì)干擾對(duì)氧化鐵中氧元素含量的判斷
;
也不能用潮濕的氮?dú),原因?!--BA-->
影響氧化鐵中氧元素含量的測(cè)定
影響氧化鐵中氧元素含量的測(cè)定

(4)如用3.2g氧化鐵與碳充分反應(yīng),測(cè)得澄清石灰水增重1.32g,則氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
30%
30%

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

已知木炭粉和Fe2O3 反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Fe2O3+3C
 高溫 
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4Fe+3CO2↑或者為:Fe2O3+3C
 高溫 
.
 
2Fe+3CO↑
某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),假定恰好完全反應(yīng),測(cè)定此反應(yīng)中的氣體生成物,實(shí)驗(yàn)裝置如圖.
(1)實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的N2,寫(xiě)出不用空氣的主要理由
空氣中的氧氣、二氧化碳會(huì)與木炭反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳,將使測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確
空氣中的氧氣、二氧化碳會(huì)與木炭反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳,將使測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確
,實(shí)驗(yàn)也不能用潮濕的氮?dú),原因?!--BA-->
潮濕的氮?dú)庵泻兴郑畷?huì)與木炭反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳,也將使得測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確
潮濕的氮?dú)庵泻兴,水?huì)與木炭反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳,也將使得測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確

(2)如用氧化鐵與木炭粉的混合物3.8g反應(yīng),充分反應(yīng)后測(cè)得固體質(zhì)量減輕1.56g,則生成的氣體為
CO和CO2的混合氣體
CO和CO2的混合氣體

(3)燒杯內(nèi)適量澄清石灰水的現(xiàn)象為
澄清石灰水變渾濁
澄清石灰水變渾濁
,若氧化鐵的質(zhì)量與本次實(shí)驗(yàn)相同,要使澄清石灰水的現(xiàn)象也與本次實(shí)驗(yàn)相同,則固體混合物總質(zhì)量(m)的取值范圍應(yīng)該是
大于3.63g而小于4.2g
大于3.63g而小于4.2g

(4)合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe2O3
①當(dāng)催化劑中FeO與Fe2O3的質(zhì)量之比為9:20時(shí),其催化活性最高,此時(shí)鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
72%
72%

②以Fe2O3為原料制備上述催化劑,可向其中加入適量碳,發(fā)生如下反應(yīng):2Fe2O3+C
 高溫 
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4FeO十CO2↑,為制得這種活性最高的催化劑,應(yīng)向480g Fe2O3粉末中加入碳多少克?
6g
6g

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

已知木炭粉和Fe2O3 反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Fe2O3+3C數(shù)學(xué)公式4Fe+3CO2↑或者為:Fe2O3+3C數(shù)學(xué)公式2Fe+3CO↑
某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),假定恰好完全反應(yīng),測(cè)定此反應(yīng)中的氣體生成物,實(shí)驗(yàn)裝置如圖.
(1)實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的N2,寫(xiě)出不用空氣的主要理由______,實(shí)驗(yàn)也不能用潮濕的氮?dú)猓蚴莀_____.
(2)如用氧化鐵與木炭粉的混合物3.8g反應(yīng),充分反應(yīng)后測(cè)得固體質(zhì)量減輕1.56g,則生成的氣體為_(kāi)_____.
(3)燒杯內(nèi)適量澄清石灰水的現(xiàn)象為_(kāi)_____,若氧化鐵的質(zhì)量與本次實(shí)驗(yàn)相同,要使澄清石灰水的現(xiàn)象也與本次實(shí)驗(yàn)相同,則固體混合物總質(zhì)量(m)的取值范圍應(yīng)該是______.
(4)合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe2O3
①當(dāng)催化劑中FeO與Fe2O3的質(zhì)量之比為9:20時(shí),其催化活性最高,此時(shí)鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____.
②以Fe2O3為原料制備上述催化劑,可向其中加入適量碳,發(fā)生如下反應(yīng):2Fe2O3+C數(shù)學(xué)公式4FeO十CO2↑,為制得這種活性最高的催化劑,應(yīng)向480g Fe2O3粉末中加入碳多少克?______.

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

已知木炭粉和Fe2O3反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Fe2O3+3C數(shù)學(xué)公式4Fe+CO2↑,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),證明氧化鐵中含有氧元素,并測(cè)定氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),實(shí)驗(yàn)裝置如圖.
(1)實(shí)驗(yàn)前,首先要進(jìn)行的操作是______.
(2)實(shí)驗(yàn)中,盛放澄清石灰水的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象是______,原因是______.
(3)實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的N2,寫(xiě)出不用空氣的理由:
①______;
②______;
也不能用潮濕的氮?dú),原因是______.
(4)如用3.2g氧化鐵與碳充分反應(yīng),測(cè)得澄清石灰水增重1.32g,則氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____.

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