Question

兴趣小组分析了用硫铁矿烧渣(主要成份Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO等)制备铁红(Fe₂O₃)的流程图并进行了铁红性质实验。

(一)铁红制备的流程图

(1)写出焙烧中一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式：______________________。

(2)实验室完成操作1，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和____________(填仪器名称)。

(3)你认为对气体C最佳的处理方法是________（填选项序号）。

A．冷却后排入空气

B．燃烧后排放

C．再通入反应炉

(4)反应1的反应温度一般需控制在35 ℃以下，其目的是______________________________。

(5)反应2中相关物质的溶解度如表，你认为该反应在常温下能实现的原因是：_____。

洗涤干燥得到硫酸钾晶体时，可选用下列______(选填序号，下同)洗涤剂

A．氯化钾饱和溶液

B．水

C．硫酸钾饱和溶液

为检验硫酸钾晶体是否洗涤干净，可取最后一次洗涤液，先加入________，振荡、静置，再向上层清液中滴加________，观察现象即可判断。

A．硝酸银溶液

B．过量的氯化钡溶液

C．过量的硝酸钡溶液

(二)铁红的性质实验

(1)实验装置

已知：草酸晶体(H₂C₂O₄·3H₂O)在浓H₂SO₄作用下受热分解，化学方程式为H₂C₂O₄·3H₂OCO₂↑＋CO↑＋4H₂O

①实验前应先______________________。

②进入E中的气体是纯净、干燥的一氧化碳，则B、D中的试剂依次是______、______(填字母编号)。

A．浓硫酸

B．澄清的石灰水

C．氢氧化钠溶液

③C装置的作用是________________________________。

(2)数据分析与计算：

用SDTQ600热分析仪对氧化铁和一氧化碳进行热反应分析，获得相关数据，绘制成管内剩余固体质量与反应温度的关系如图2。

已知铁的氧化物有FeO、Fe₃O、Fe₂O₃，在一定的条件下，都能够逐步失去其中的氧，最终被还原为铁。

①800 ℃以上时，管内固体成分的化学式为___________。

②写出管内固体质量由48 g变为46.4 g时反应的化学方程式：________________________。

(3)实验评价

请指出问题讨论中实验装置的一个明显缺陷：__________________________。

Answer

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 漏斗 C 防止碳酸氢铵受热分解 常温下K2SO4的溶解度小 C C A 检查装置气密性 C A 检验二氧化碳是否被除尽 Fe 3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO2 缺少尾气处理装置

【解析】

(一)(1)根据方程式的写法进行回答；

(2)根据过滤时用到的玻璃仪器考虑；

(3)根据一氧化碳过量及一氧化碳的化学性质及用途分析；

(4)根据碳酸氢铵受热易分解考虑；

(5)根据生成物的溶解度大小分析反应能否发生；根据实验的目的分析可知，检验氯离子时需要排除硫酸根离子的干扰。

(二)(1)①草酸晶体(H2C2O4•3H2O)在浓硫酸作用下受热分解，实验前应先检查装置的气密性；

②二氧化碳一般用氢氧化钠溶液吸收，用澄清的石灰水检验，还可以检验二氧化碳是否除尽，二氧化碳可以用浓硫酸干燥；

③澄清石灰水是验证气体中是否含有二氧化碳的；

(2)①通过分析资料确定，800℃时氧化铁和一氧化碳进行反应的产物；

②根据质量变化分析生成物，再写出化学方程式；

(3)一氧化碳会污染空气。

(一)(1)反应物是一氧化碳和氧化铁，生成物是铁和二氧化碳，反应条件是高温，用观察法配平即可，所以方程式是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

故答案为：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；

(2)操作1是把不溶于液体的固体和液体分离，是过滤，过滤用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗；

故答案为：漏斗；

(3)反应炉中一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，过量的一氧化碳会随二氧化碳逸出，因此气体B为一氧化碳和二氧化碳的混合气体，通过足量的氢氧化钠溶液后，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，因此气体C主要成分是一氧化碳，一氧化碳可作为还原剂，通入反应炉，重复利用；

故答案为：C；

(4)因为碳酸氢铵受热分解为氨气、水、二氧化碳，所以反应I的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是防止碳酸氢铵受热分解；

故答案为：防止碳酸氢铵受热分解；

(5)根据复分解反应发生的条件，反应2中没有不溶物，但常温下硫酸钾的溶解度较小，在生成物中会以沉淀形式出现，所以反应可以发生；用硫酸钾饱和溶液清洗硫酸钾晶体，硫酸钾晶体不会减少，如果用水或其它溶液都会溶解一部分硫酸钾晶体；因为硫酸根离子和银离子也会生成白色的硫酸银沉淀，所以需要先检验硫酸根离子，然后再检验氯离子，检验硫酸根离子可以加入硝酸钡溶液，加入氯化钡溶液，会引入氯离子，对氯离子的检验后造成干扰，所以为检验此晶体是否洗涤干净，可取最后一次洗涤液，先加入c，振荡、静置，再向上层清液中滴加a，观察现象即可判断；

故答案为：常温下K2SO4的溶解度小；C；C；A；

(二)(1)①实验中有气体参与，实验前应先检查装置的气密性，否则会由于漏气使实验失败；

故答案为：检查装置气密性；

②分解生成的气体中含有一氧化碳和二氧化碳，二氧化碳一般用氢氧化钠溶液吸收，用澄清的石灰水检验，还可以检验二氧化碳是否除尽，一氧化碳可以用浓硫酸干燥；所以A中盛放的是氢氧化钠溶液，吸收二氧化碳，氢氧化钙是验证二氧化碳是否被除净，C中盛放的是浓硫酸，吸收水分；

故答案为：C；A；

③装置F是吸收E中生成二氧化碳的量，因此需要进入E装置的气体中没有二氧化碳，因此C装置是检验二氧化碳是否除尽；

故答案为：验证二氧化碳已除尽；

(2)①由铁的氧化物有：FeO、Fe304、Fe2O3，在一定的条件下，均能够逐步失去其中的氧，最终被还原为铁，可知在800℃以上时，管内固体质量不再减少，说明只有铁了；

故答案为：Fe；

②根据固体质量的减少量可知开始一氧化碳与氧化铁反应生成四氧化三铁，随着温度升高再生成氧化亚铁，最后生成铁，所以在管内固体质量由48g变为46.4g时反应物是一氧化碳和氧化铁，生成物是四氧化三铁和二氧化碳，用观察法配平即可，所以方程式是：3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2；

故答案为：3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2；

(3)【实验评价】没有反应完的一氧化碳会污染空气，所以该装置的缺点是缺少尾气处理装置；

故答案为：缺少尾气处理装置。