Question

某同學為了研究煉鐵的原理并測定生成鐵的質量，用一氧化碳與氧化鐵反應，按下圖進行實驗．

（1）首先，該同學稱量氧化鐵的質量，然后進行實驗，他先打開K₁，關閉K₂，通入一氧化碳，其目的是排盡玻璃管內的空氣，防止加熱時因一氧化碳不純而引起爆炸，然后關閉K₁，打開K₂，加熱，反應一段時間后，冷卻，再次稱量固體的質量，發現固體質量減少了12克，則生成鐵的質量為______，玻璃管中發生反應的化學方程式為______．
（2）裝置B中反應的化學方程式是______．
（3）裝置C的兩個作用是______，
（4）實驗結束后，燒杯內的溶液中含有的溶質是______（寫化學式）．

Answer 1

解：（1）氧化鐵Fe₂O₃中Fe與O元素的質量比=（56×2）：（16×3）=7：3，因此，氧化鐵中氧元素質量為12g時，鐵元素的質量=12g×=28g；在高溫條件下，一氧化碳與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂；
（2）裝置B內的澄清石灰水中的氫氧化鈣與二氧化碳反應，生成碳酸鈣和水，化學方程式為CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）裝置C內盛有氫氧化鈉溶液可以除去尾氣中的二氧化碳，同時一氧化碳氣體排出裝置內的溶液而被收集，防止造成空氣污染；
（4）從裝置C中排出的溶液含有未反應的氫氧化鈉，還會含有與二氧化碳反應生成的碳酸鈉；
故答案為：（1）28g；3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂；
（2）CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）吸收反應生成的二氧化碳，同時防止一氧化碳逸出污染空氣（或收集較純凈的CO）；
（4）NaOH、Na₂CO₃．
分析：（1）根據一氧化碳在高溫下與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，反應后固體質量減少的質量即為氧化鐵中氧元素的質量，利用氧化鐵中鐵與氧元素的質量關系，由氧元素的質量計算出生成鐵的質量；
（2）根據氫氧化鈣的性質，B裝置內的澄清石灰水能與反應生成的二氧化碳反應生成不溶于水的碳酸鈣沉淀和水；
（3）根據氫氧化鈉的性質，裝置C中的氫氧化鈉溶液可以把尾氣中的二氧化碳全部除去，同時把剩余的一氧化碳氣體收集，以防止一氧化碳排出而污染空氣；
（4）根據氫氧化鈉吸收二氧化碳后生成碳酸鈉，可判斷從裝置C內排出的溶液中含有碳酸鈉和氫氧化鈉兩種溶質．
點評：運用對一氧化碳還原氧化鐵反應操作的理解，推斷改進裝置中各裝置的作用，是解答類似問題的一般方法．