精還原鐵粉是一種重要的化工原料,某興趣小組對其進行下列研究:
【物質(zhì)制備】利用綠礬制備精還原鐵粉的工藝流程如下:
FexOy+yH2 高溫 xFe+yH2O Fe3C+2H2 高溫 3Fe+CH4粗還原鐵粉中還含有少量鐵的氧化物和Fe3C雜質(zhì),可用氫氣在高溫下進一步還原,其反應(yīng)方程式為:FexOy+yH2 高溫 xFe+yH2OFexOy+yH2 高溫 xFe+yH2O.
(1)寫出焙燒中氧化鐵與CO反應(yīng)的化學方程式 Fe2O3+3CO 高溫 2Fe+3CO2Fe2O3+3CO 高溫 2Fe+3CO2.
(2)焙燒中加焦炭的作用除了可以作燃料提供反應(yīng)所需高溫外,還能 和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳.
【含量測定】甲同學為得到精還原鐵粉并測定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質(zhì)量分數(shù),按如下裝置進行實驗.
已知:3CH4+4Fe2O3 高溫 3CO2+6H2O+8Fe,濃硫酸有吸水性,堿石灰不僅能吸收水而且能吸收CO2.(假設(shè)每步反應(yīng)都完全且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對測定結(jié)果的影響).
(3)主要實驗步驟如下:
①按順序組裝儀器,檢查裝置的氣密性,稱量樣品和必要裝置的質(zhì)量;
②緩緩?fù)ㄈ爰儍舾稍锏腍2;
③點燃C處酒精燈;
④點燃A 處酒精燈;
⑤分別熄滅A、C處酒精燈;
⑥繼續(xù)通H2直至裝置冷卻繼續(xù)通H2直至裝置冷卻;
⑦再次稱量必要裝置的質(zhì)量.
(4)步驟②的目的是 排出裝置中的空氣,防止加熱時發(fā)生爆炸排出裝置中的空氣,防止加熱時發(fā)生爆炸,驗證該步驟目的達到的實驗方法是 收集尾氣驗純收集尾氣驗純.
(5)反應(yīng)后C裝置中的現(xiàn)象是 紅棕色的粉末變成黑色紅棕色的粉末變成黑色.
(6)裝置F的作用是 防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進入E裝置防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進入E裝置.
(7)若缺少裝置D,則所測氧元素的質(zhì)量分數(shù)將 不變不變(“偏大”、“偏小”或“不變”).
(8)實驗后,甲同學根據(jù)裝置 B、EB、E(填A(yù)、B、C、D、E、F)的增重分別算得樣品中氧和碳元素的質(zhì)量分數(shù).
(9)乙同學將10.0克粗還原鐵粉樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng),經(jīng)測定共產(chǎn)生0.3克氣體.計算該粗還原鐵粉樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分數(shù).(要求寫出計算過程)
高溫
高溫
高溫
高溫
高溫
高溫
高溫
【考點】物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備;書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式;根據(jù)化學反應(yīng)方程式的計算;氫氣的化學性質(zhì)與燃燒實驗;實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量;常見氣體的檢驗與除雜方法;一氧化碳的化學性質(zhì).
【答案】FexOy+yH2 xFe+yH2O;Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2;和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳;繼續(xù)通H2直至裝置冷卻;排出裝置中的空氣,防止加熱時發(fā)生爆炸;收集尾氣驗純;紅棕色的粉末變成黑色;防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進入E裝置;不變;B、E
高溫
高溫
【解答】
【點評】
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