Question

14．一碳化學(xué)是以分子中只含有一個碳原子的化合物（如CO、CH₄等）為原料來合成一系列化工原料和燃料的化學(xué)．CO是從煤的氣化或合成氣得到的．

（1）煤的氣化主要反應(yīng)有：①2C+O₂=2CO  ②C+H₂O=CO+H₂   ③CO+H₂O=CO₂+H₂
上述反應(yīng)屬于化合反應(yīng)的是①（填序號），屬于氧化反應(yīng)的是①②③（填序號）．
（2）合成氣可通過天然氣的重整得到，如CH₄+H₂O=CO+3H₂合成氣可制二甲醚，二甲醚被稱為21世紀(jì)的新型燃料．合成氣還可用于冶煉金屬，用它冶煉鐵的部分生產(chǎn)過程示意如圖1
①二甲醚（CH₃OCH₃）可由合成氣（CO和H₂）在一定的條件下制的．用合成氣制二甲醚時，還產(chǎn)生了一種可參與大氣循環(huán)的、常溫為液態(tài)的氧化物，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O．
②合成氣在冶煉鐵的生產(chǎn)過程中所起的作用是還原作用．
（3）化學(xué)興趣小組的同學(xué)為了測定某赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
Ⅰ．甲同學(xué)取一定質(zhì)量的赤鐵礦粉與過量的木炭粉混合后，用如圖2所示裝置以合理的操作步驟測定（假設(shè)雜質(zhì)始終不發(fā)生變化）．
①實驗中持續(xù)通入干燥的氮氣．加熱前緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間，其作用是排出空氣，防止爆炸．
②停止加熱前是否需要先斷開a和b的連接處以防止倒吸？為什么？不需要，因為實驗中要持續(xù)通入氮氣．
③如果氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同學(xué)用氫氧化鈉溶液的質(zhì)最變化測定出氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏�。ㄟx填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”），原因是一氧化碳的生成和氣體帶走水蒸氣．
Ⅱ．乙同學(xué)取礦石樣品10g，加入足量稀鹽酸，完全反應(yīng)后，共用去稀鹽酸109.5g過濾得到濾渣2g（假設(shè)雜質(zhì)既不溶于水也不與酸發(fā)生反應(yīng)）．請你和乙同學(xué)-起計算赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（請寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化合反應(yīng)是兩種和兩種以上物質(zhì)生成一種物質(zhì)的反應(yīng)，有氧參與的反應(yīng)是氧化反應(yīng)進(jìn)行分析；
（2）①根據(jù)一氧化碳和氫氣在一定條件下反應(yīng)生成甲醚和水進(jìn)行分析；
②根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和用途及其煉鐵原理等方面進(jìn)行分析、判斷，從而得出正確的結(jié)論；
（3）Ⅰ①根據(jù)裝置內(nèi)空氣中的氧氣能與碳反應(yīng)生成二氧化碳，分析通入氮氣的作用；
②根據(jù)裝置內(nèi)壓強(qiáng)的變化分析反應(yīng)結(jié)束后，熄滅噴燈的火焰后，馬上停止通入N₂，出現(xiàn)的后果；
③根據(jù)反應(yīng)會生成一氧化碳和氣體帶走一部分水蒸氣造成氫氧化鈉溶液質(zhì)量的減少分析；
Ⅱ根據(jù)題中的數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)方程式進(jìn)行計算．

解答 解：（1）化合反應(yīng)是兩種或兩種以上物質(zhì)反應(yīng)后生成另一種物質(zhì)的反應(yīng)；物質(zhì)和氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，三個反應(yīng)都是物質(zhì)和氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，所以屬于化合反應(yīng)的是：①，屬于氧化反應(yīng)的是：①②③；
（2）①一氧化碳和氫氣在一定條件下反應(yīng)生成甲醚和水，化學(xué)方程式為：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O；
②合成氣為CO和H₂ 故它們能把鐵從鐵礦石中還原出來，做還原劑；
（3）Ⅰ①由題意實驗的目的可知，由于裝置內(nèi)空氣中的氧氣能與碳反應(yīng)生成二氧化碳，影響實驗測定的準(zhǔn)確性．所以，通入氮氣的作用是：將裝置內(nèi)的空氣排盡；
②反應(yīng)結(jié)束后，微粒防止還原出的鐵重新被氧化，還需要繼續(xù)通入氮氣；
③由于在高溫條件下，碳與氧化鐵也會生成一氧化碳，如果氫氧化鈉溶液是足量的，對二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同學(xué)用氫氧化鈉溶液的增重測定出氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏小，其理由：使氫氧化鈉增重的質(zhì)量因一氧化碳的生成和氣體帶走的水蒸氣而偏��；
Ⅱ赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{10g-2g}{10g}$×100%=80%，
設(shè)反應(yīng)生成氯化鐵的質(zhì)量為x
Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O
160         325
8g           x
$\frac{160}{8g}$=$\frac{325}{x}$
x═16.25g        
反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{16.25g}{109.5g+8g}$×100%═13.8%
答：赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為13.8%．
故答案為：（1）①，①②③；
（2）①2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O；
②將鐵從鐵礦石中還原出來（或還原劑）；
（3）Ⅰ①將裝置內(nèi)的空氣排盡；
②不需要，因為實驗中要持續(xù)通入氮氣；
③偏小，氫氧化鈉增重的質(zhì)量因一氧化碳的生成和氣體帶走的水蒸氣而偏��；
Ⅱ80%，13.8%．

點評 本題主要考查了化學(xué)方程式的書寫及計算及其高爐煉鐵等方面的內(nèi)容，難度不大，需要在平時加強(qiáng)以及即可完成．