Question

某�；瘜W課外小組的同學利用下圖儀器或裝置做CO還原Fe₂O₃的實驗（Fe₂O₃樣品中雜質不參加反應）．查閱資料可知：甲酸（HCOOH）通常是一種無色易揮發的液體，它在濃硫酸存在時加熱發生如下反應：HCOOH

濃硫酸  .

CO↑+H₂O．
請回答下列問題：

（1）用甲酸滴入濃硫酸的方法制取CO，應選用的發生裝置是

 

（填代號，下同）；要除去CO中含有的少量甲酸蒸汽，最好選用上圖中的

 

進行洗氣；檢驗CO還原Fe₂O₃的氣體產物應選用

 

裝置，需檢驗的氣體應從

 

管口進入．
（2）寫出CO還原Fe₂O₃的化學方程式

 

．
（3）從開始加熱到實驗結束，Fe₂O₃粉末的顏色是如何變化的？
（4）CO有毒，如何處理該實驗的尾氣？
（5）利用以上裝置可以測定Fe₂O₃樣品中Fe₂O₃的質量分數．測定方法是：取10.0g Fe₂O₃樣品做實驗，縣稱量樣品和玻璃管的總質量為60.0g，待樣品完全反應并冷卻后，在稱量玻璃管和剩余固體的總質量為57.6g．求該樣品中Fe₂O₃的質量分數是多少？

Answer 1

考點：一氧化碳還原氧化鐵,常用氣體的發生裝置和收集裝置與選取方法,常見氣體的檢驗與除雜方法,一氧化碳的化學性質,根據化學反應方程式的計算

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）依據反應物的狀態及條件選擇氣體發生裝置，從石灰水及氫氧化鈉溶液的吸收能力分析吸收甲酸的效果即可，CO還原Fe₂O₃的氣體產物是二氧化碳，一般用石灰水進行檢驗，檢驗的氣體一般是從長管進入洗氣瓶．
（2）CO還原Fe₂O₃反應會生成鐵與二氧化碳，據此書寫方程式即可；
（3）從氧化鐵的反應前后物質的種類變化判斷其顏色的變化即可；
（4）依據一氧化碳的化學性質對其進行處理即可；
（5）反應中氧化鐵還原為鐵，質量減輕，運用差量法可求出氧化鐵的質量，再利用質量分數公式求算．

解答：解：（1）因甲酸、濃硫酸都為液態，液夜混合，應該選擇②裝置．氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液都能夠吸收CO中混有的少量甲酸氣體，但是氫氧化鈉溶液的吸收能力比氫氧化鈣溶液強．需要檢驗的氣體應從長管F進入，短管E導出；
（2）氧化鐵和一氧化碳反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂．
（3）從開始加熱到實驗結束，氧化鐵粉末最終變成鐵，所以顏色變化為由紅棕色變為黑色．
（4）將尾氣點燃或用氣球、塑料袋收集尾氣等措施可以防止一氧化碳污染環境．
（5）原有樣品為氧化鐵（10g），樣品和玻璃管的總質量為60.0g，待樣品完全反應并冷卻后，在稱量玻璃管和剩余固體的總質量為57.6，故減輕值為2.4g，實質就是氧元素的質量，運用差量法解題
設氧化鐵的質量為X
3CO+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe△m
    160             112    48
     X                     2.4g

160

48

=

X

2.4g

g
氧化鐵的質量分數為：

8g

10g

×100%=80%
故答案為：（1）②；③；F（2）Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂（3）由紅棕色變為黑色．（4）將尾氣點燃；用氣球、塑料袋收集尾氣．（5）該樣品中Fe₂O₃的質量分數是80%

點評：本題考查了一氧化碳還原氧化鐵的反應原理、步驟、實驗現象、尾氣處理以及應用．要注意有毒氣體不能隨意排放，必須經過處理后變成無害物質再排放．