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某兴趣小组对工业炼铁的相关知识进行了深入研究.知识回顾工业炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气,下列相关知识的归纳,正确的是.A.工业炼铁得到的是纯铁B.CO还

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某兴趣小组对工业炼铁的相关知识进行了深入研究.
【知识回顾】工业炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气,下列相关知识的归纳,正确的是___.
A.工业炼铁得到的是纯铁
B.CO还原氧化铁的反应属于置换反应
C.焦炭燃烧放热,提高炉温,并转化成CO
D.炼铁高炉排放的废气对空气无污染
【提出问题】该小组同学发现甲烷的性质与氢气、一氧化碳有很多相似之处.氢气、一氧化碳具有还原性,那么甲烷有没有还原性呢?
【查阅资料】1.无水硫酸铜是白色固体,吸收水分后变为蓝色.
2.铁的氧化物与稀硫酸反应时无气体生成
【实验探究】为探究上述问题,设计如下装置并进行实验.作业帮
(1)实验开始时先通一段时间甲烷的目的是___.
(2)加热一段时间后,观察到A中硬质玻璃管中的固体粉末由红色全部变成黑色,取少量黑色粉末于试管中,加入适量稀盐酸,观察到___(填实验现象),说明有铁生成;B中白色固体变蓝,说明有___生成;C中澄清石灰水变浑浊,说明有二氧化碳生成.
【结论】甲烷有还原性.若生成的黑色粉末全部是铁,甲烷还原氧化铁的化学方程式为___.
【反思质疑】查阅资料得知:酒精灯加热时达不到高温,生成物中可能混有铁的其他氧化物FexOy.为探究甲烷与氧化铁反应后所得黑色粉末的成分,继续进行如下实验:
(1)探究黑色粉末中单质铁的质量分数:
①将图1各装置按照一定顺序连接,接口顺序是a→___→___→d(填序号).作业帮
②检查装置气密性,称取7.2g黑色粉末 放入烧瓶中,向分液漏斗中加入稀硫酸.打开分液漏斗活塞,逐滴加入稀硫酸至无气泡产生,通过测量量筒内水的体积得出氢气质量为0.05g.计算黑色粉末中单质铁的质量分数.(写出计算过程,结果保留到0.1%)
(2)确定黑色粉末中FexOy的化学式:
检查图2装置的气密性,另称取上述黑色粉末7.2g放入硬质玻璃管中,加热至完全反应,称得硬质玻璃管内剩余固体为5.6g,经检验全都是铁.若原黑色粉末中铁的氧化物只有一种,则FexOy的化学式为___.从环保角度分析,图2装置存在的明显缺陷是___.
▼优质解答
答案和解析
【知识回顾】A.工业炼铁得到的不是纯铁,错误;
B.CO还原氧化铁的反应不属于置换反应,错误;
C.焦炭燃烧放热,提高炉温,并转化成CO,正确;
D.炼铁高炉排放的废气对空气有污染,错误;
故填:C;
【实验探究】(1)甲烷是可燃性气体,不纯是点燃或是加热可能产生爆炸,故实验开始时先通一段时间甲烷的目的是排尽装置内的空气,防止加热时产生爆炸,故填:排尽装置内的空气,防止加热时产生爆炸.
(2)铁能与盐酸反应产生气泡,故取少量黑色粉末于试管中,加入适量稀盐酸,观察到有气泡产生,说明有铁生成;硫酸铜粉末遇水变蓝,B中白色固体变蓝,说明有水生成;故填:有气泡产生;水;
【结论】生成的黑色粉末全部是铁,甲烷还原氧化铁生成铁、水和二氧化碳,该反应的化学方程式为4Fe2O3+3CH4
 高温 
.
 
8Fe+6H2O+3CO2.故填:4Fe2O3+3CH4
 高温 
.
 
8Fe+6H2O+3CO2
【反思质疑】(1)①铁和稀硫酸反应生成的硫酸亚铁和氢气,使用排水法收集,则气体从短管进入,故接口顺序是a→c→b→d,故填:c;b.
②检查装置气密性,称取7.2g黑色粉末 放入烧瓶中,向分液漏斗中加入稀硫酸.打开分液漏斗活塞,逐滴加入稀硫酸至无气泡产生,通过测量量筒内水的体积得出氢气质量为0.05g.设计算黑色粉末中单质铁的质量为x
Fe+H2SO4═FeSO4+H2
56                            2
x                             0.05g
56
2
=
x
0.05g

x=1.4g
故铁的质量分数为:
1.4g
7.2g
×100%=19.4%
(2)取上述黑色粉末7.2g放入硬质玻璃管中,加热至完全反应,称得硬质玻璃管内剩余固体铁的质量为5.6g,故氧元素的质量为:7.2g-5.6g=1.6g,故铁元素和氧元素的原子个数比为:
5.6g
56
1.6g
16
=1:1,则FexOy的化学式为FeO.从环保角度分析,一氧化碳是有毒的气体,故图2装置存在的明显缺陷是未进行尾气处理.故填:FeO;未进行尾气处理.
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