Question

某研究小組利用如圖裝置探究溫度對CO還原Fe₂O₃的影響（固定裝置略）

（1）實驗時A中發生的化學方程式是

 

．
（2）裝置C的作用是

 

，處理尾氣的方法為

 

．
（3）實驗時B中發生的化學方程式是

 

．
（4）將研究小組分為兩組，按題23圖裝置進行對比實驗，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱，反應產物均為黑色粉末（純凈物），兩組分別用產物進行以下實驗．

步驟	操作	甲組現象	乙組現象
1	取黑色粉末加入稀硫酸	溶解，無氣泡	溶解，有氣泡
2	取步驟1中溶液，滴加少量酸性KMnO4溶液	酸性KMnO4溶液褪色	酸性KMnO4溶液褪色
3	取步驟1中溶液，滴加KSCN溶液	變紅	無現象
4	向步驟3溶液中滴加新制氯水	紅色褪去	先變紅，后褪色

①乙組得到的黑色粉末是

 

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②甲組步驟1中反應的化學方程式為

 

．
③乙組步驟2中反應的離子方程式為

 

．
④甲組步驟3中反應的離子方程式為

 

．
⑤乙組步驟4中，溶液變紅又褪色的原因為

 

．．
⑥從實驗安全考慮，題23圖裝置還可采取的改進措施是

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,鐵及其化合物的性質實驗

專題：實驗設計題

分析：（1）難溶的碳酸鹽受熱易分解為氧化物和CO₂；
（2）CO₂與Zn作用生成CO氣體，裝置C中NaOH是用來吸收CO中混有的CO₂氣體；尾氣中CO，可利用其可燃性采取點燃法來進行尾氣處理；
（3）CO₂與Zn作用生成CO氣體和氧化鋅；
（4）①利用黑色固體可溶于鹽酸并產生氣體，結合“原子守恒”可知用酒精噴燈的乙組實驗得到的固體為Fe；
②Fe₂O₃被還原得到黑色固體為Fe₃O₄，由此可寫出反應的方程式；
③鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵，會被酸性高錳酸鉀氧化成硫酸鐵，高錳酸根離子被還原為錳離子，由此可寫出反應的離子方程式；
④步驟3中溶液變紅是溶液中Fe³⁺與KSCN溶液反應所致；
⑤步驟4中溶液變紅是溶液中Fe²⁺被Cl₂氧化為Fe³⁺所致、溶液褪色的原因可能是Cl₂將SCN^-氧化；
⑥若B處停止加熱后，C中液體易倒吸入B中引起玻璃管炸裂．

解答： 解：（1）難溶的碳酸鹽受熱易分解為氧化物和CO₂，因此MgCO₃受熱分解得到產物是MgO與CO₂，反應方程式為：MgCO₃

△   .

MgO+CO₂↑；
故答案為：MgCO₃

△   .

MgO+CO₂↑；
（2）結合實驗目的可知在裝置B處，CO₂與Zn作用生成CO氣體，進入后面裝置進行實驗，故裝置C中NaOH是用來吸收CO中混有的CO₂氣體；CO氣體不一定完全反應，因此尾氣中會有CO，可利用其可燃性采取點燃法來進行尾氣處理，
故答案為：除去CO中CO₂；點燃；
（3）CO₂與Zn作用生成CO氣體和氧化鋅，反應方程式為：CO₂+Zn

△   .

ZnO+CO；
故答案為：CO₂+Zn

△   .

ZnO+CO；
（3）①利用黑色固體可溶于鹽酸并產生氣體，結合“原子守恒”可知用酒精噴燈的乙組實驗得到的固體為Fe，
故答案為：Fe；
②利用甲組現象可知Fe₂O₃與CO在酒精燈加熱的條件下，Fe₂O₃被還原得到黑色固體為Fe₃O₄，由此可寫出反應的化學方程式，
故答案為：Fe₃O₄+4H₂SO₄=FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
③鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵，會被酸性高錳酸鉀氧化成硫酸鐵，高錳酸根離子被還原為錳離子，
由此可寫出反應的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
④因Fe³⁺遇SCN^-顯紅色，反應的離子方程式為：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；
故答案為：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；
⑤因Fe³⁺遇SCN^-顯紅色，所以步驟4中溶液變紅是溶液中Fe²⁺被Cl₂氧化為Fe³⁺所致、溶液褪色的原因可能是Cl₂將SCN^-氧化，
故答案為：Fe³⁺遇SCN^-呈紅色，過量Cl₂將SCN^-氧化又褪色；
⑥若B處停止加熱后，C中液體易倒吸入B中引起玻璃管炸裂，因此可采取的改進措施是在裝置BC之間添加裝置E防倒吸，
故答案為：在裝置BC之間添加裝置E防倒吸．

點評：本題考查了鐵離子、亞鐵離子的檢驗方法、性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，試題綜合性較強，注意正確理解、分析題中信息，聯系所學的知識進行解答．