Question

【題目】一氧化碳還原氧化鐵

【查閱資料】

1. 氫氧化鈣溶液能吸收二氧化碳；

2. 一氧化碳還原氧化鐵是逐步失去氧元素的過程。

鐵及鐵的氧化物	Fe	FeO	Fe2O3	Fe3O4
顏色	黑色	黑色	紅棕色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【實驗探究】興趣小組設計了如圖實驗裝置進行實驗。

將24.0g氧化鐵粉末放入玻璃管中，反應一段時間后，得到黑色固體粉末，并能全被磁鐵吸引。興趣小組猜想黑色粉末可能是（1）鐵粉；（2）四氧化三鐵；（3）你的猜想是________。

反應前后稱量相關裝置和物質的總質量，其數據如下表：

	反應前	反應一段時間后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質量為44.0 g	玻璃管和固體物質的總質量為43.2g
Ⅱ 組	試管和所盛溶液的總質量為30.0 g	洗氣瓶和瓶中物質 的總質量為32.1g

【交流討論】

（1）在裝置A中先通CO氣體的作用是__________。

（2）應該選擇________組的實驗數據計算來確定黑色粉末的成分，不選擇另一組的理由是______。

最終計算結果表明：黑色粉末是__________，請寫出該變化的化學方程式_______________。

Answer 1

【答案】 鐵粉和四氧化三鐵 排盡管中的空氣 Ⅰ CO跑出時帶有一定水分 四氧化三鐵 3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2

【解析】本題考查了工業煉鐵原理的實驗，在分析反應產物時根據質量守恒定律進行分析。

實驗探究：黑色固體粉末可能是一種物質，也可能是兩種物質的混合物，所以猜想是Fe和Fe3O4的混合物；

交流討論：（1）一氧化碳和空氣的混合物，點燃或受熱時可能發生爆炸，加熱前應先通CO一會，其作用是排盡裝置內空氣，避免爆炸；

（2）應該選擇Ⅰ組的實驗數據計算來確定黑色粉末的成分，不選擇另一組的理由是CO跑出時帶有一定水分；一氧化碳與氧化鐵的反應實質是一氧化碳奪取了氧化鐵中氧元素，玻璃管和紅色粉末的總質量減少了44g-43.2g=0.8g，24g的氧化鐵中含鐵元素的質量為24g××100%=16.8g，氧元素的質量為24g-16.8g=7.2g， 根據質量守恒定律可知黑色固體中鐵元素的質量為16.8g，氧元素的質量=7.2g-0.8g=6.4g，鐵元素與氧元素的質量比為 16.8g:6.4g=21:8，四氧化三鐵中鐵元素與氧元素的質量比=56×3:16×4=21:8，所以反應生成的黑色固體為四氧化三鐵，反應的化學方程式是：3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2。