Question

【題目】鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵與空氣中的 等發生化學反應的過程，鐵銹的主要成分是Fe2O3 xH2O。某化學興趣小組在實驗室中用足量一氧化碳還原鐵銹，裝置如右圖，酒精燈b的作用是 。

【現象分析】實驗過程中，觀察到玻璃管中固體 ，澄清石灰水變渾濁，證明一氧化碳還原了鐵銹。

【提出問題】一氧化碳還原鐵銹的固體產物是鐵嗎？

【實驗設計】上述反應進行完全后，冷卻到室溫，取少量玻璃管中的固體，加入稀鹽酸，若觀察到 ，則證明有鐵生成。該小組同學按上述設計進行實驗，并未觀察到預期現象。

【查閱資料】一氧化碳還原氧化鐵的固體產物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵。

【實驗反思】一氧化碳還原鐵銹的實驗中，若要得到鐵可適當提高反應溫度和延長反應時間。上圖所示實驗裝置中，應作的一處修改是 。

【重新實驗】該小組同學用修改后的裝置重新進行實驗，完全反應后，冷卻到室溫，取少量玻璃管中的固體，加入硫酸銅溶液，觀察到 ，證明有鐵生成。

【拓展應用】該小組同學用修改后的裝置進行一氧化碳還原赤鐵礦的實驗，使赤鐵礦中的氧化鐵全部轉變為鐵（已知赤鐵礦中的雜質不與一氧化碳反應），測得下列數據：

①反應前玻璃管和內盛赤鐵礦粉末的總質量70.0g（玻璃管的質量為60.0g）；

②反應后玻璃管和內盛固體的總質量67.6g（冷卻到室溫稱量）。

則該赤鐵礦中氧化鐵的質量分數為 。

Answer 1

【答案】氧氣、水蒸氣（或O2、H2O） 點燃多余的一氧化碳，防止污染空氣

【現象分析】由紅色變為黑色 【實驗設計】有氣泡產生

【實驗反思】將酒精燈a換成酒精噴燈（或給酒精燈a加網罩）

【重新實驗】有紅色固體析出 【拓展應用】80%

【解析】

試題分析：鐵的生銹是鐵與空氣中的氧氣和水蒸氣發生的化學反應；一氧化碳不可能完全反應，直接排放到空氣中會造成污染，因此需要進行尾氣出理，點燃使其燃燒生成CO2；【現象分析】由紅色氧化鐵變為黑色鐵；【實驗設計】鐵與鹽酸反應會有氫氣生成，有氣泡，而氧化鐵和碳則不會；【實驗反思】適當提高溫度，可以酒精燈a換成酒精噴燈；【重新實驗】鐵與硫酸銅發生置換反應生成銅和硫酸亞鐵，固體由黑色的鐵變成紅色的銅，溶液由藍色的硫酸銅變為淺綠色的硫酸亞鐵；【拓展應用】由3CO+2Fe2O32Fe+3CO2，固體由Fe2O3變為Fe，因此固體質量的減少即為氧化鐵中氧元素的質量，m(O)=70.0g-67.6g=2.4g，m(Fe2O3)=2.4g÷(160／48)=8g，Fe2O3%=8g÷(70g-60g)×100%=80%。