题目

一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁（黑色）、铁． 实验一：某化学兴趣小组的同学设计了如图1所示的实验装置测定某赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数． 他们称取l0.0g赤铁矿，当赤钛矿中的Fe2O3全部还原为Fe时，剩余固体在CO的保护下冷却、称量，质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与CO反应）． （1）实验过程中可观察到的现象是　　； （2）实验结束时继续通入一氧化碳的目的是　； （3）该赤铁矿中Fe2O3的质量分数为　　； 实验二：在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线，如图2所示： （4）根据图象分析写出P点时固体成分的化学式　　； （5）固体质量由48.0g变为46.4g的过程中发生反应的化学方程式为　　． 答案：【考点】一氧化碳还原氧化铁；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式；根据化学反应方程式的计算． 【分析】（1）根据一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊进行解答； （2）实验结束后应先停止加热，待玻璃管冷却后再停止通一氧化碳气体．若这两个操作次序颠倒了，生成的铁被空气中的氧气氧化． （3）根据反应前后质量变化利用质量差法分析Fe2O3的质量，进而计算该赤铁矿中Fe2O3的质量分数； （4）根据氧化性：Fe2O3＞Fe3O4＞FeO判断与CO反应的先后顺序，然后判断反应温度800℃（P点）时残留固体的成分； （5）根据氧化性顺序及温度判断固体质量由48.0g变为46.4g时参加反应的物质，然后写出反应的化学方程式 【解答】解：（1）一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以图中玻璃管处实验现象是红色粉末变为黑色，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，试管处实验现象是澄清石灰水变浑浊．故填：红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊． （2）实验结束后继续通入一氧化碳到玻璃管冷却，目的是防止生成的铁被空气中的氧气氧化；故填：防止生成的铁被空气中的氧气氧化； （3）设该赤铁矿中Fe2O3的质量为x Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，质量减少 160            112       160﹣112=48 x                        l0.0g﹣7.6g=2.4g x=8g 该赤铁矿中Fe2O3的质量分数为×100%=80%；故填：80%； （4）根据氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，与CO发生反应时，Fe2O3优先反应，然后Fe3O4反应，最后FeO反应，根据图象曲线可知，加热到800℃时三种氧化物反应完全，此时固体为Fe， 故答案为：Fe； （5）固体质量由48.0g变为46.4g时，对应温度为400﹣500℃，此时Fe2O3与CO反应，根据氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，与CO发生反应时．失去氧48g﹣46.4=1.6g 氧化铁中氧元素为48*48/160=14.4g，铁元素质量=48﹣14.4g=33.6g 残余固体中氧元素质量=14.4g﹣1.6g=12.8g 铁氧原子个数比=（33.6/56）：（12.8/16）=3：4，所以此时还原产物为Fe3O4 对应方程式3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2； 故填：3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2； 　

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