Question

某兴趣小组利用以下实验装置模拟工业炼铁的主要过程：

（1）装置甲中发生的反应为：HCOOH(甲酸)CO↑+H₂O。已知甲酸是一种无色有刺激性气味的液体。制取一氧化碳时应该______________（填字母）。

a．将甲酸滴入浓硫酸     b．将浓硫酸滴入甲酸     c．将甲酸与浓硫酸混合后加入

（2）请按合适的顺序连接好以下装置：甲→（_____）→（_____）→（_____）

（3）丙装置中碱石灰的作用是__________________________。

（4）实验将近完成时，熄灭装置甲、乙、丁中酒精灯的先后顺序为__________。

（5）为了探究影响反应产物的外界因素，在Fe₂O₃，与CO反应部位，该小组同学分别用酒精灯和酒精喷灯进行了两次实验，结果如下：

加热方式	通CO加热时间／min	澄清石灰水变浑浊时间／min	产物颜色	产物能否全部被磁铁吸引
酒精灯	30	5	黑色	能
酒精喷灯	30	1	黑色	能

①甲同学猜想黑色产物中可能含有碳单质。乙同学排除了该可能，他提出的两种理由是：____、____。

②丙同学查找资料发现，Fe₃O₄也能被磁铁吸引，对黑色产物成分提出以下三种假设：i．全部为铁；ii．________；iii．___________。

③通过进一步定量实验，黑色产物所含元素组成和质量分数如下：

样品序号	加热方式	元素组成和质量分数
产物样品I	酒精灯	w(Fe)=74.4％、w(O)=25.6％
产物样品II	酒精喷灯	w(Fe)=100％

样品I的成分及质量分数为______________________。

Answer

a 丙 丁 乙 除去一氧化碳中的甲酸和水蒸气 丁甲乙 碳单质不会被磁铁吸引 从氧化还原角度分析不可能生成碳单质等 全部为四氧化三铁 四氧化三铁和铁的混合物 w(Fe3O4)=92.8％、w(Fe)=7.20％

【解析】

（1）由于甲酸是一种无色有刺激性气味的液体。为了防止产生大量的甲酸蒸气扩散到空气中，加热浓硫酸与甲酸的混合物制取CO的操作方法是甲酸滴入浓硫酸，选项是a；

（2）用甲装置制取CO，用碱石灰干燥CO并除去挥发的甲酸蒸气，然后将干燥的CO通入Fe2O3的装置，发生反应：3CO+ Fe2O3 2Fe+3CO2.，反应产物可以用乙装置的澄清石灰水检验，CO是大气污染物，用点燃的方法除去。因此合适的顺序连接好以下装置：甲—丙—丁—乙；

（3）丙装置中碱石灰的作用是除去一氧化碳中的甲酸和水蒸气；

（4）实验将近完成时，先熄灭装置丁中的酒精灯，使产生的Fe在CO环境中冷却，然后熄灭制取CO的甲装置的酒精灯，最后熄灭尾气处理的乙装置中酒精灯；

（5） ①甲同学猜想黑色产物中可能含有碳单质。乙同学排除了该可能，他提出的两种理由是：碳单质不会被磁铁吸引，Fe会磁铁吸引，而且从氧化还原角度分析不可能生成碳单质等；②丙同学查找资料发现，Fe3O4也能被磁铁吸引，对黑色产物成分提出以下三种假设：i．全部为铁；ii．全部为四氧化三铁；iii．四氧化三铁和铁的混合物；③完全是Fe3O4，则w(Fe)= （56×3）÷（56×3+16×4）=72.4％、w(O)=27.6％, 假如样品I中Fe的含量是74.4％>72.4％，说明为Fe和Fe3O4的混合物。设总质量为m,其中Fe的含量是x，Fe3O4的含量是（1-x）,则[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％。