Question

將Fe₂O₃和純凈的碳粉混合，平鋪在反應(yīng)管a中在瓶盛有足量澄清石灰水按圖連接儀器．實驗開始時緩慢通入氮氣過一段時間后，加熱反應(yīng)管觀察到管內(nèi)發(fā)生劇烈反應(yīng)同時，瓶中的溶液出現(xiàn)白色沉淀待反應(yīng)反應(yīng)完成后停止加熱仍繼續(xù)通入氮氣直至反應(yīng)管冷卻．此時，管內(nèi)的混合物變成黑色粉末．回答問題：
（1）取少量固體溶于足量的稀硫酸，發(fā)現(xiàn)有大量的氣泡產(chǎn)生，若同時出現(xiàn)

固體全部溶解

的現(xiàn)象，則生成的黑色固體全部是鐵．
（2）實驗中通入的氣體是純凈干燥的氮氣，不用空氣的主要原因是

空氣中含有氧氣會將生成的鐵氧化

．
（3）停止加熱前是否需要斷開和b的連接處？為什么？

不需要，因為氮氣不斷通入，b瓶中的溶液不會倒吸入a瓶

（4）本實驗的尾氣是否需要處理？如需處理，請回答如何處理，如不需處理，說明理由

需處理，因尾氣中有CO，在尾氣氣出口加一個點燃的酒精燈

．
（5）合成氨工業(yè)中使用的催化劑鐵觸媒的成分可表示為xFeO?yFe₂O₃（其中FeO與Fe₂O₃質(zhì)量比為27：20）．若用40gFe₂O₃通過該實驗制備出37.6g鐵觸媒，反應(yīng)中消耗的純凈碳粉的質(zhì)量范圍是

0.9g～1.8g

，x：y=

3：1

．

Answer 1

分析：根據(jù)已有的知識進行分析，鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，生成的鐵在溫度高時會被空氣中的氧氣氧化，實驗結(jié)束時要持續(xù)通入氮氣直到冷卻，一氧化碳具有毒性，需要進行尾氣處理，根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)式以及反應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系進行計算即可．

解答：解：（1）鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣和易溶于水的氯化亞鐵，故填：固體全部溶解；
（2）空氣中含有氧氣，生成的鐵早溫度高時能被氧氣氧化，故填：空氣中含有氧氣會將生成的鐵氧化；
（3）實驗結(jié)束后持續(xù)通入氮氣，不會使液體倒吸，不需要斷開，故填：不需要，因為氮氣不斷通入，b瓶中的溶液不會倒吸入a瓶；
（4）尾氣中含有一氧化碳會污染環(huán)境，需要進行尾氣處理，可以采用點燃的方法，故填：需處理，因尾氣中有CO，在尾氣氣出口加一個點燃的酒精燈；
（5）鐵觸媒的成分可表示為xFeO?yFe₂O₃（其中FeO與Fe₂O₃質(zhì)量比為27：20，則有

72x

160y

=

27

20

，解得

x

y

=

3

1

，
37.6g鐵觸媒中含有氧化亞鐵的質(zhì)量為

27

47

×37.6g=21.6g，碳與氧化鐵反應(yīng)可以生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，
如果是碳與氧化鐵反應(yīng)生成一氧化碳和氧化亞鐵，設(shè)此時碳的質(zhì)量為a，
Fe₂O₃+C

△   .

2FeO+CO
     12     144
     a     21.6g

12

a

=

144

21.6g

  a=1.8g
如果碳與氧化鐵反應(yīng)生成二氧化碳和氧化亞鐵，設(shè)此時碳的質(zhì)量為b
2Fe₂O₃+C

△   .

4FeO+CO₂
      12     288
      b       21.6g

12

b

=

288

21.6g

  b=0.9g
所以碳的質(zhì)量范圍是0.9g～1.8g
故填：0.9g～1.8g，3：1．

點評：本題考查了有關(guān)的化學(xué)實驗注意現(xiàn)象以及根據(jù)化學(xué)方程式的計算，完成此題，可以依據(jù)具體的反應(yīng)進行．