Question

【題目】某興趣小組利用以下實驗裝置模擬工業煉鐵的主要過程：

（1）裝置甲中發生的反應為：HCOOH(甲酸)CO↑+H2O。已知甲酸是一種無色有刺激性氣味的液體。制取一氧化碳時應該______________（填字母）。

a．將甲酸滴入濃硫酸 b．將濃硫酸滴入甲酸 c．將甲酸與濃硫酸混合后加入

（2）請按合適的順序連接好以下裝置：甲→（_____）→（_____）→（_____）

（3）丙裝置中堿石灰的作用是__________________________。

（4）實驗將近完成時，熄滅裝置甲、乙、丁中酒精燈的先后順序為__________。

（5）為了探究影響反應產物的外界因素，在Fe2O3，與CO反應部位，該小組同學分別用酒精燈和酒精噴燈進行了兩次實驗，結果如下：

加熱方式	通CO加熱時間／min	澄清石灰水變渾濁時間／min	產物顏色	產物能否全部被磁鐵吸引
酒精燈	30	5	黑色	能
酒精噴燈	30	1	黑色	能

①甲同學猜想黑色產物中可能含有碳單質。乙同學排除了該可能，他提出的兩種理由是：____、____。

②丙同學查找資料發現，Fe3O4也能被磁鐵吸引，對黑色產物成分提出以下三種假設：i．全部為鐵；ii．________；iii．___________。

③通過進一步定量實驗，黑色產物所含元素組成和質量分數如下：

樣品序號	加熱方式	元素組成和質量分數
產物樣品I	酒精燈	w(Fe)=74.4％、w(O)=25.6％
產物樣品II	酒精噴燈	w(Fe)=100％

樣品I的成分及質量分數為______________________。

Answer 1

【答案】a 丙 丁 乙 除去一氧化碳中的甲酸和水蒸氣 丁甲乙 碳單質不會被磁鐵吸引 從氧化還原角度分析不可能生成碳單質等 全部為四氧化三鐵 四氧化三鐵和鐵的混合物 w(Fe3O4)=92.8％、w(Fe)=7.20％

【解析】

（1）由于甲酸是一種無色有刺激性氣味的液體。為了防止產生大量的甲酸蒸氣擴散到空氣中，加熱濃硫酸與甲酸的混合物制取CO的操作方法是甲酸滴入濃硫酸，選項是a；

（2）用甲裝置制取CO，用堿石灰干燥CO并除去揮發的甲酸蒸氣，然后將干燥的CO通入Fe2O3的裝置，發生反應：3CO+ Fe2O3 2Fe+3CO2.，反應產物可以用乙裝置的澄清石灰水檢驗，CO是大氣污染物，用點燃的方法除去。因此合適的順序連接好以下裝置：甲—丙—丁—乙；

（3）丙裝置中堿石灰的作用是除去一氧化碳中的甲酸和水蒸氣；

（4）實驗將近完成時，先熄滅裝置丁中的酒精燈，使產生的Fe在CO環境中冷卻，然后熄滅制取CO的甲裝置的酒精燈，最后熄滅尾氣處理的乙裝置中酒精燈；

（5） ①甲同學猜想黑色產物中可能含有碳單質。乙同學排除了該可能，他提出的兩種理由是：碳單質不會被磁鐵吸引，Fe會磁鐵吸引，而且從氧化還原角度分析不可能生成碳單質等；②丙同學查找資料發現，Fe3O4也能被磁鐵吸引，對黑色產物成分提出以下三種假設：i．全部為鐵；ii．全部為四氧化三鐵；iii．四氧化三鐵和鐵的混合物；③完全是Fe3O4，則w(Fe)= （56×3）÷（56×3+16×4）=72.4％、w(O)=27.6％, 假如樣品I中Fe的含量是74.4％>72.4％，說明為Fe和Fe3O4的混合物。設總質量為m,其中Fe的含量是x，Fe3O4的含量是（1-x）,則[xm+(56×3)÷(56×3+16×4)×(1-x)] ÷m=74.4％，解得x=7.20％,（1-x）=92.8％。即w(Fe)=7.20％、w(Fe3O4)=92.8％。