Question

（14分）实验室采用简易装置模拟演示工业炼铁原理，实验装置图和实验步骤如下：

①按上图连接好装置，检查装置气密性。

②称取适量 Fe₂O₃于石英试管中，点燃Ⅰ处酒精灯，缓慢滴入甲酸。

③在完成某项操作后，点燃另外两处酒精灯。

④30 min后熄灭酒精灯，关闭弹簧夹。

⑤待产物冷却至室温后，收集产物。

⑥采用如上方法分别收集带金属网罩酒精灯（金属网罩可以集中火焰、提高温度）和酒精喷灯加热的产物。

请回答下列问题：

（1）制备CO的原理是利用甲酸（HCOOH）在浓硫酸加热条件下的分解制得，盛放甲酸的仪器名称为       ，该反应的化学方程式                。

（2）实验步骤③某项操作是指                   。

（3）实验步骤④熄灭酒精灯的顺序为______________。（填I，II，III）

（4）通过查资料获取如下信息：

I.酒精灯平均温度为600℃；加网罩酒精灯平均温度为700℃，酒精喷灯平均温度为930℃。

II.资料指出当反应温度高于710℃，Fe能稳定存在，680℃～710℃之间，FeO稳定存在，低于680℃，则主要是Fe₃O₄。试分析酒精灯加热条件下生成Fe的原因是                      。

（5）已知FeO、Fe₂O_3、Fe₃O₄氧元素的质量分数分别为：22.2%、30%、27.6%。利用仪器分析测出3种样品所含元素种类和各元素的质量分数如下表：

加热方式	产物元素组成	各元素的质量分数%
Fe	O
酒精灯	Fe和O	74.50	25.50
带网罩酒精灯	Fe和O	76.48	23.52
酒精喷灯	Fe	100.00	0.00

分析各元素的质量分数可知前二种加热方式得到的产物为混合物，其中酒精灯加热所得产物的组成最多有_______种可能。

（6）通过进一步的仪器分析测出前二种加热方式得到的固体粉末成分均为Fe₃O₄和Fe，用酒精喷灯加热得到的固体粉末成分为Fe。请计算利用酒精灯加热方式混合物中Fe₃O₄和Fe的质量比为_____：1。（要求保留整数）

Answer

（1）分液漏斗（2分） HCOOHCO↑ + H2O（2分）

（2）检验CO纯度（2分）

（3）III，I，II (答III，II， I也给分)（2分）

（4）长时间集中加热使局部温度达到还原生成铁所需要的温度（2分）（其它正确答案参照给分）

（5）9种（2分）

（6）12：1（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据仪器的构造特点可知制备盛放甲酸的仪器名称为分液漏斗。甲酸（HCOOH）在浓硫酸加热条件下的分解制得CO，则反应的化学方程式为HCOOHCO↑ + H2O。

（2）由于CO是可燃性气体，点燃前需要验纯，则实验步骤③某项操作是指检验CO纯度。

（3）为防止生成的铁被氧化，需要首先熄灭Ⅲ处酒精灯，又因为多余的CO尾气需要点燃处理，所以实验步骤④熄灭酒精灯的顺序为III，I，II。

（4）通过对数据的分析，按照常规认识，酒精灯的火焰平均600度，不可能达到铁稳定存在的温度，但是在实际操作过程中，由于受热及散热的问题，会出现局部温度较高的现象，因此酒精灯加热条件下生成Fe的原因是长时间集中加热使局部温度达到还原生成铁所需要的温度。

（5）已知FeO、Fe2O3、Fe3O4氧元素的质量分数分别为：22.2%、30%、27.6%，而在前两种方式中氧的含量均高于22%而低于26%，因此混合物中一定有Fe和FeO中的至少一种，同样也一定有Fe2O3和Fe3O4中的一种，这样就会出现，两种混合的有4种，三种混合的有4种，四种混合的有1种，共9种。

（6）设用酒精灯加热方式混合物中Fe3O4和Fe的物质的量分别是xmol和ymol，则，解得x：y＝2.95：1，则其质量比为。

考点：本题以实验室模拟工业炼铁为载体，考察了学生对气体制备等相关实验知识的运用，同时考察了学生的分析评价和创造能力