解答:解:(1)氧化鐵在高溫條件下能與CO發(fā)生反應(yīng)生成鐵與二氧化碳,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe
2O
3+3CO
2Fe+3CO
2;
(2)焦炭燃燒放出大量的熱,產(chǎn)生的熱量使裝置內(nèi)其它反應(yīng)得以發(fā)生;
(3)根據(jù)題目中的假設(shè)情況,為使裝置A反應(yīng)產(chǎn)生的甲烷氣體全部在裝置C中發(fā)生反應(yīng),操作時應(yīng)先將C處酒精燈點(diǎn)燃,然后再點(diǎn)燃A處酒精處;
(4)步驟③的目的是 除去裝置內(nèi)的氧氣,防止發(fā)生爆炸,驗(yàn)證該步驟目的達(dá)到的實(shí)驗(yàn)方法是收集尾氣靠近燃著的酒精燈,聽聲音;有剩余則沒有完全被除掉;步驟⑥的目的是 防止生成的還原鐵粉再次被氧化,起保護(hù)作用
(5)若裝置D、E分別增重mg和ng,當(dāng)只有甲烷參與反應(yīng)時可以求出二氧化碳和水的質(zhì)量比為9:11,可求m與n的關(guān)系.
3CH
4+4Fe
2O
38Fe+3CO
2+6H
2O
3×44 6×18
n m
=
=
由于是加熱C在前,所以導(dǎo)致會先生成水,導(dǎo)致水的質(zhì)量多,所以是9n<11m,所以選C.
若缺少裝置D,氧元素的測定時取決于B裝置的吸收,所以是不會影響的(后面與氧化鐵的反應(yīng)物是甲烷氣體反應(yīng)造成的,所以二氧化碳中的氧元素不會影響到).碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是通過吸收二氧化碳,也可以說通過E裝置的質(zhì)量增加來實(shí)現(xiàn),當(dāng)D不存在時,導(dǎo)致部分水被E吸收,而被誤當(dāng)成二氧化碳進(jìn)行計(jì)算,導(dǎo)致碳元素質(zhì)量增加,進(jìn)而使含碳量偏大.
(6)裝置B增重0.180g,則粗還原鐵粉與氫氣反應(yīng)生成水的質(zhì)量為0.180g,生成水中氧元素質(zhì)量=0.180g×
×100%=0.160g;
樣品中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
×100%=1.6%
裝置E增重0.220g,則甲烷與氧化鐵反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為0.220g,生成二氧化碳中碳元素質(zhì)量=0.220g×
×100%=0.060g;
樣品中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
×100%=0.6%
答:樣品中氧和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.6%、0.6%.
故答案為:
(1)Fe
2O
3+3CO
2Fe+3CO
2;
(2)提供熱量;
(3)④②;
(4)除去裝置內(nèi)的氧氣,防止發(fā)生爆炸; 收集尾氣靠近燃著的酒精燈,聽聲音;防止生成的還原鐵粉再次被氧化,起保護(hù)作用
(5)C;等于;偏大;
(6)裝置B增重0.180g,則粗還原鐵粉與氫氣反應(yīng)生成水的質(zhì)量為0.180g,生成水中氧元素質(zhì)量=0.180g×
×100%=0.160g;
樣品中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
×100%=1.6%
裝置E增重0.220g,則甲烷與氧化鐵反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為0.220g,生成二氧化碳中碳元素質(zhì)量=0.220g×
×100%=0.060g;
樣品中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
×100%=0.6%
答:樣品中氧和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.6%、0.6%.