3.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:
粗還原鐵粉中還含有少量鐵的氧化物和Fe
3C雜質(zhì),可用氫氣在高溫下進一步還原,其反應方程式
FexOy+yH
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yH
2O Fe
3C+2H
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+CH
4(1)寫出焙燒中氧化鐵與CO反應的化學方程式Fe
2O
3+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO
2.
(2)焙燒中加焦炭的作用除了可以生成CO外,還能提供熱量.
【含量測定】為得到精還原鐵粉并測定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質(zhì)量分數(shù),按如下裝置進行實驗.
已知3CH
4+4Fe
2O
3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO
2+6H
2O+8Fe(假設每步反應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點燃A處酒精燈;③緩緩通入純凈干燥的H
2;④點燃C處酒精燈;⑤分別熄滅A、C處酒精燈;⑥再緩緩通入少量H
2;⑦再次稱量必要裝置的質(zhì)量.
操作的先后順序是①→③→④→②→⑤→⑥→⑦(填序號)
(4)步驟③的目的是除去裝置內(nèi)的氧氣,防止發(fā)生爆炸,驗證該步驟目的達到的實驗方法是收集尾氣靠近燃著的酒精燈,聽聲音;步驟⑥的目的是防止生成的還原鐵粉再次被氧化,起保護作用.
(5)若裝置D、E分別增重m g和n g,則m與n的關系為B(填字母);
A.11m=9n B.11m<9n C.11m>9n
若缺少裝置D,則所測氧元素的質(zhì)量分數(shù)將不變(“偏大”、“偏小”或“不變”,下同),碳元素的質(zhì)量分數(shù)將偏大.
(6)粗還原鐵粉樣品的質(zhì)量為10.000g,裝置B、E分別增重0.180g和0.220g,計算樣品中氧和碳元素的質(zhì)量分數(shù)(要求計算過程).