精還原鐵粉是一種重要的化工原料,某興趣小組對(duì)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:FexOy+yH2
 高溫 
.
 
xFe+yH2O      Fe3C+2H2
 高溫 
.
 
3Fe+CH4
(1)寫(xiě)出焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式
Fe2O3+3CO
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2;
Fe2O3+3CO
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2;

(2)焙燒中加焦炭的作用除了可以生成CO外,還能
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
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

[含量測(cè)定]為得到精還原鐵粉并測(cè)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+4Fe2O3
 高溫 
.
 
3CO2+6H2O+8Fe(假設(shè)每步反應(yīng)都完全且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對(duì)測(cè)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(chēng)量樣品和必要裝置的質(zhì)量;②點(diǎn)燃A處酒精燈;③緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2;④點(diǎn)燃C處酒精燈;⑤分別熄滅A、C處酒精燈;⑥再緩緩?fù)ㄈ肷倭縃2;⑦再次稱(chēng)量必要裝置的質(zhì)量.操作的先后順序是①→③→
→⑤→⑥→⑦(填序號(hào))
(4)步驟③的目的是
除去裝置內(nèi)的氧氣,防止發(fā)生爆炸
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(tīng)聲音
收集尾氣靠近燃著的酒精燈,聽(tīng)聲音
;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
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m g和n g,則m與n的關(guān)系為
C
C
(填字母);
         A.11m=9n       B.11m>9n        C. 11m<9n
若缺少裝置D,則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將
不變
不變
(“偏大”、“偏小”或“不變”,下同),碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將
偏大
偏大

(6)粗還原鐵粉樣品的質(zhì)量為10.000g,裝置B、E分別增重0.180g和0.220g,則計(jì)算樣品中ωO=
1.6%
1.6%
;
ωC=
0.6%
0.6%

(7)若缺少裝置F,則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將
偏大
偏大
(“偏大”、“偏小”或“不變”,下同),碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將
偏大
偏大
分析:(1)CO具有還原性,能與氧化鐵反應(yīng)而使氧化鐵還原成鐵,同時(shí)放出二氧化碳;
(2)焦炭燃燒放出大量的熱,該熱量可維持其它反應(yīng)的發(fā)生;
(3)裝置A在加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng),生成的水與甲烷通過(guò)裝置B處理后進(jìn)入裝置C,進(jìn)入該裝置的氣體在加熱條件下發(fā)生反應(yīng);
(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(tīng)聲音;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(shí)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;
若缺少裝置D,氧元素的測(cè)定時(shí)取決于B裝置的吸收,所以是不會(huì)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(huì)影響到).碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是通過(guò)吸收二氧化碳,也可以說(shuō)通過(guò)E裝置的質(zhì)量增加來(lái)實(shí)現(xiàn),當(dāng)D不存在時(shí),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中濃硫酸吸收氫氣與粗還原鐵粉反應(yīng)生成的水,由該裝置增重為反應(yīng)生成水的質(zhì)量可求得粗還原鐵粉中氧元素質(zhì)量;裝置E中堿石灰吸收甲烷與氧化鐵反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳,由該裝置增重為反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量可計(jì)算出粗還原鐵粉中所含碳元素質(zhì)量;
(7)堿石灰吸收來(lái)自空氣的水分和二氧化碳.
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
Fe2O3+3CO
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2;
(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(shí)應(yīng)先將C處酒精燈點(diǎn)燃,然后再點(diǎn)燃A處酒精處;故選④②;
(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(tīng)聲音;有剩余則沒(méi)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(shí)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.3CH4+4Fe2O3
  △  
.
 
8Fe+3CO2+6H2O
                           3×44  6×18
                             n      m
則列式為:
3×44
6×18
=
n
m
,則
n
m
=
11
9
,由于是加熱C在前,所以導(dǎo)致會(huì)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(cè)定時(shí)取決于B裝置的吸收,所以是不會(huì)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(huì)影響到).碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是通過(guò)吸收二氧化碳,也可以說(shuō)通過(guò)E裝置的質(zhì)量增加來(lái)實(shí)現(xiàn),當(dāng)D不存在時(shí),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×
16
18
×100%=0.160g;樣品中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
0.160g
10.000g
×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×
12
44
×100%=0.060g;樣品中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
0.160g
10.000g
×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%.
(7)F裝置中堿石灰是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入E裝置中,影響實(shí)驗(yàn)的測(cè)定.如果缺少裝置F,則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大,碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大.
故答案為:
(1)Fe2O3+3CO
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2;    (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(tīng)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)1.6%、0.6%.   (7)偏大;偏大
點(diǎn)評(píng):通過(guò)對(duì)鐵冶煉原理的知識(shí)遷移,理解該題的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及目的,考查了知識(shí)的運(yùn)用及實(shí)驗(yàn)分析的能力.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

探究一:工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe2O3,還含有少量的FeO、Fe3O4.某興趣小組用草酸晶體制取CO,并進(jìn)行了如下圖所示實(shí)驗(yàn).

試回答:
【查閱資料】草酸晶體(H2C2O4?3H2O)在濃H2SO4作用下受熱分解生成CO2和CO.
(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先
檢查裝置的氣密性
檢查裝置的氣密性

(2)進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO,則A中試劑是
c
c
、C中的試劑是
a
a
(填字母編號(hào)).
a.濃硫酸         b.澄清的石灰水        c.氫氧化鈉溶液
(3)F裝置的作用是
防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入E裝置中
防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入E裝置中

(4)某同學(xué)認(rèn)為圖示裝置有不足之處,改進(jìn)的方法是
在F后用酒精燈點(diǎn)燃
在F后用酒精燈點(diǎn)燃

探究二:精還原鐵粉是一種重要的化工原料,某興趣小組對(duì)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FexOy+y H2
 高溫 
.
 
x Fe+y H2O,F(xiàn)e3C+2H2
 高溫 
.
 
3Fe+CH4
(1)寫(xiě)出焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式:
Fe2O3+3CO
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2
Fe2O3+3CO
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2

(2)焙燒中加焦炭的作用除了可以生成CO外,還能
提供熱量
提供熱量

【含量測(cè)定】為得到精還原鐵粉并測(cè)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+4Fe2O3
 高溫 
.
 
3CO2+6H2O+8Fe(假設(shè)每步反應(yīng)都完全,且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對(duì)測(cè)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(chēng)量樣品和必要裝置的質(zhì)量;
②點(diǎn)燃A處酒精燈;
③緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2;
④點(diǎn)燃C處酒精燈;
⑤分別熄滅A處、C處酒精燈;
⑥再緩緩?fù)ㄈ肷倭縃2
⑦再次稱(chēng)量必要裝置的質(zhì)量.
操作的先后順序是①→③→
B
B
→⑤→⑥→⑦(填字母)
A.②→④B.④→②
(4)步驟③的目的是
除去裝置內(nèi)的氧氣,防止發(fā)生爆炸
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(tīng)聲音
收集尾氣靠近燃著的酒精燈,聽(tīng)聲音

(5)若缺少裝置D,則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將
不變
不變
(填“偏大’’“偏小“或“不變“,下同).
(6)粗還原鐵粉樣品的質(zhì)量為20.000g,裝置B、E分別增重0.360g和0.440g,則計(jì)算樣品出中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是
0.6%
0.6%
,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是
1.6%
1.6%
.(無(wú)需計(jì)算過(guò)程).

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源:2013屆江蘇省揚(yáng)州市揚(yáng)中教育集團(tuán)樹(shù)人學(xué)校九年級(jí)中考第三次模擬考化學(xué)卷(帶解析) 題型:探究題

探究二:精還原鐵粉是一種重要的化工原料,某興趣小組對(duì)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FexOy + y H2x Fe + y H2O,F(xiàn)e3C + 2 H23 Fe + CH4。
(1)寫(xiě)出焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式:         。
(2)焙燒中加焦炭的作用除了可以生成CO外,還能         。

【含量測(cè)定】為得到精還原鐵粉并測(cè)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3 CH4 + 4 Fe2O33 CO2 + 6H2O + 8 Fe(假設(shè)每步反應(yīng)都完全,且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對(duì)測(cè)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(chēng)量樣品和必要裝置的質(zhì)量;②點(diǎn)燃A處酒精燈;③緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2;④點(diǎn)燃C處酒精燈;⑤分別熄滅A處、C處酒精燈;⑥再緩緩?fù)ㄈ肷倭縃2;⑦再次稱(chēng)量必要裝置的質(zhì)量。
操作的先后順序是①→③→       →⑤→⑥→⑦(填字母)
A.②→④                B.④→②
(4)步驟③的目的是         ,驗(yàn)證該步驟目的達(dá)到的實(shí)驗(yàn)方法是         ;
(5)若缺少裝置D,則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將         (填“偏大’’“偏小"或“不變")。
(6)粗還原鐵粉樣品的質(zhì)量為20.000 g,裝置B、E分別增重0.360 g和0.440 g,則計(jì)算樣品出中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是       ,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是       。

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源:2012-2013學(xué)年江蘇省揚(yáng)州市教育集團(tuán)樹(shù)人學(xué)校九年級(jí)中考第三次模擬考化學(xué)卷(解析版) 題型:探究題

探究二:精還原鐵粉是一種重要的化工原料,某興趣小組對(duì)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FexOy + y H2x Fe + y H2O,F(xiàn)e3C + 2 H23 Fe + CH4。

(1)寫(xiě)出焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式:         。

(2)焙燒中加焦炭的作用除了可以生成CO外,還能         。

【含量測(cè)定】為得到精還原鐵粉并測(cè)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3 CH4 + 4 Fe2O33 CO2 + 6H2O + 8 Fe(假設(shè)每步反應(yīng)都完全,且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對(duì)測(cè)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(chēng)量樣品和必要裝置的質(zhì)量;②點(diǎn)燃A處酒精燈;③緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2;④點(diǎn)燃C處酒精燈;⑤分別熄滅A處、C處酒精燈;⑥再緩緩?fù)ㄈ肷倭縃2;⑦再次稱(chēng)量必要裝置的質(zhì)量。

操作的先后順序是①→③→       →⑤→⑥→⑦(填字母)

A.②→④                B.④→②

(4)步驟③的目的是         ,驗(yàn)證該步驟目的達(dá)到的實(shí)驗(yàn)方法是         ;

(5)若缺少裝置D,則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將         (填“偏大’’“偏小"或“不變")。

(6)粗還原鐵粉樣品的質(zhì)量為20.000 g,裝置B、E分別增重0.360 g和0.440 g,則計(jì)算樣品出中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是       ,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是       

 

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源:江蘇省模擬題 題型:實(shí)驗(yàn)題

探究一:工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe2O3,還含有少量的FeO、Fe3O4。某興趣小組用草酸晶 體制取CO,并進(jìn)行了如下圖所示實(shí)驗(yàn)。試回答:
【查閱資料】草酸晶體(H2C2O4?3H2O)在濃H2SO4作用下受熱分解生成CO2和CO。
(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先          。  
(2)進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO,則A中試劑是____、C中的試劑是___(填字母編號(hào))。
a.濃硫酸         
b.澄清的石灰水        
c.氫氧化鈉溶液   
(3)F裝置的作用是          。     
(4)某同學(xué)認(rèn)為圖示裝置有不足之處,改進(jìn)的方法是          
探究二:精還原鐵粉是一種重要的化工原料,某興趣小組對(duì)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FexOy + y H2x Fe + y H2O,F(xiàn)e3C + 2H23 Fe + CH4。
(1)寫(xiě)出焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式:          。
(2)焙燒中加焦炭的作用除了可以生成CO外,還能          。
【含量測(cè)定】為得到精還原鐵粉并測(cè)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3 CH4 + 4 Fe2O33 CO2 + 6H2O + 8 Fe(假設(shè)每步反應(yīng)都完全,且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對(duì)測(cè)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(chēng)量樣品和必要裝置的質(zhì)量;
②  點(diǎn)燃A 處酒精燈;
③  緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2
④  點(diǎn)燃C 處酒精燈;
⑤  分別熄滅A 處、C 處酒精燈;
⑥  再緩緩?fù)ㄈ肷倭縃2;
⑦  再次稱(chēng)量必要裝置的質(zhì)量。
操作的先后順序是①→③→        →⑤→⑥→⑦( 填字母)
A.②→④                 B.④→②
(4)步驟③的目的是          ,驗(yàn)證該步驟目的達(dá)到的實(shí)驗(yàn)方法是          ;
(5)若缺少裝置D,則所測(cè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將          (填“偏大’’“偏小"或“不變")。
(6)粗還原鐵粉樣品的質(zhì)量為20.000 g,裝置B、E分別增重0.360 g和0.440 g,則計(jì)算樣品出中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是        ,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是        。

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