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6. 碳可以还原氧化铁。在不同温度下，分别用石墨粉、活性炭还原氧化铁，并在混合物中加入碳酸钾粉末(反应前后碳酸钾的质量和化学性质均不变)，通入氩气进行实验。实验结果如图所示。下列说法错误的是 （
$还原率=\frac{与碳反应消耗的\ \ce{Fe_{2}O_{3}}\ 质量}{\ce{Fe_{2}O_{3}}\ 总质量}×100\%$
$\ce{K_{2}CO_{3}}$对碳粉还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$效果的影响
A.实验中氩气不参加反应，用作保护气
B.随着碳酸钾含量的增加，还原率增大，碳酸钾在反应中起催化作用
C.上述实验说明活性炭与氧化铁反应的还原率比石墨粉高
D.温度越高，碳粉还原氧化铁的还原率越高
C
）$还原率=\frac{与碳反应消耗的\ \ce{Fe_{2}O_{3}}\ 质量}{\ce{Fe_{2}O_{3}}\ 总质量}×100\%$
$\ce{K_{2}CO_{3}}$对碳粉还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$效果的影响
A.实验中氩气不参加反应，用作保护气
B.随着碳酸钾含量的增加，还原率增大，碳酸钾在反应中起催化作用
C.上述实验说明活性炭与氧化铁反应的还原率比石墨粉高
D.温度越高，碳粉还原氧化铁的还原率越高
答案
C
解析
【分析】
要判断各选项正误，需结合实验图像和题干信息，通过控制变量分析：明确氩气的作用、碳酸钾的性质，对比相同温度、相同碳酸钾含量下石墨和活性炭的还原率，以及温度对还原率的影响。
【解析】
A选项：氩气是惰性气体，化学性质稳定，实验中用作保护气，防止碳或氧化铁被氧化，该说法正确；
B选项：题干说明反应前后碳酸钾的质量和化学性质均不变，且从图像可知，随着碳酸钾含量增加，还原率增大，符合催化剂“改变反应速率，本身质量和化学性质不变”的特点，故碳酸钾起催化作用，该说法正确；
C选项：要比较活性炭和石墨粉还原氧化铁的还原率，需控制温度、碳酸钾含量等变量相同。实验中，石墨的温度有700℃、750℃、800℃，而活性炭仅做了700℃、750℃的实验，未在相同温度下对比两者的还原率，无法得出“活性炭还原率比石墨粉高”的结论，该说法错误；
D选项：从图像可知，相同碳粉类型下，温度越高，还原率越高（如石墨的800℃线高于750℃、700℃线），该说法正确。
【答案】
C
【知识点】
催化剂的概念、碳还原氧化铁、控制变量法
【点评】
本题结合图像考查碳还原氧化铁的实验，需注意控制变量法的应用，判断选项时要紧扣实验条件，避免未控制变量就得出结论，难度适中。
【难度系数】
0.5
要判断各选项正误，需结合实验图像和题干信息，通过控制变量分析：明确氩气的作用、碳酸钾的性质，对比相同温度、相同碳酸钾含量下石墨和活性炭的还原率，以及温度对还原率的影响。
【解析】
A选项：氩气是惰性气体，化学性质稳定，实验中用作保护气，防止碳或氧化铁被氧化，该说法正确；
B选项：题干说明反应前后碳酸钾的质量和化学性质均不变，且从图像可知，随着碳酸钾含量增加，还原率增大，符合催化剂“改变反应速率，本身质量和化学性质不变”的特点，故碳酸钾起催化作用，该说法正确；
C选项：要比较活性炭和石墨粉还原氧化铁的还原率，需控制温度、碳酸钾含量等变量相同。实验中，石墨的温度有700℃、750℃、800℃，而活性炭仅做了700℃、750℃的实验，未在相同温度下对比两者的还原率，无法得出“活性炭还原率比石墨粉高”的结论，该说法错误；
D选项：从图像可知，相同碳粉类型下，温度越高，还原率越高（如石墨的800℃线高于750℃、700℃线），该说法正确。
【答案】
C
【知识点】
催化剂的概念、碳还原氧化铁、控制变量法
【点评】
本题结合图像考查碳还原氧化铁的实验，需注意控制变量法的应用，判断选项时要紧扣实验条件，避免未控制变量就得出结论，难度适中。
【难度系数】
0.5
7. 用如图所示的装置测定铁的氧化物的组成(碱石灰能吸收二氧化碳和水蒸气)。实验前,测得硬质玻璃管及管内固体药品(铁的氧化物$\ce{Fe_{x}O_{y}}$)的总质量为 65.8 g,其中硬质玻璃管的质量为 60 g;打开弹簧夹 K,通入 CO 并加热;当铁的氧化物全部转化为铁单质后,测得硬质玻璃管及管内固体的总质量为 64.2 g,则该铁的氧化物$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的化学式为（
A.$\ce{FeO}$
B.$\ce{Fe_{2}O_{3}}$
C.$\ce{Fe_{3}O_{4}}$
D.$\ce{Fe_{4}O_{5}}$
C
）A.$\ce{FeO}$
B.$\ce{Fe_{2}O_{3}}$
C.$\ce{Fe_{3}O_{4}}$
D.$\ce{Fe_{4}O_{5}}$
答案
C
解析
【分析】
要确定铁的氧化物$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的化学式，需利用CO还原氧化物时固体质量的变化计算氧化物中Fe和O的原子个数比。反应后硬质玻璃管及固体总质量减少，减少的质量即为氧化物中氧元素的质量；反应前后Fe元素质量不变，据此可分别计算Fe和O的原子个数，进而确定氧化物的化学式。
【解析】
1. 计算铁的氧化物的质量：实验前硬质玻璃管及氧化物总质量为65.8 g，硬质玻璃管质量为60 g，故氧化物质量 = $65.8\ \mathrm{g} - 60\ \mathrm{g} = 5.8\ \mathrm{g}$。
2. 计算反应后生成铁单质的质量：反应后硬质玻璃管及铁单质总质量为64.2 g，故铁的质量 = $64.2\ \mathrm{g} - 60\ \mathrm{g} = 4.2\ \mathrm{g}$。
3. 计算氧化物中氧元素的质量：氧元素质量 = 氧化物质量 - 铁的质量 = $5.8\ \mathrm{g} - 4.2\ \mathrm{g} = 1.6\ \mathrm{g}$。
4. 计算Fe和O的原子个数比：Fe的相对原子质量为56，O为16，故原子个数比 $x:y = \frac{4.2\ \mathrm{g}}{56} : \frac{1.6\ \mathrm{g}}{16} = 0.075 : 0.1 = 3:4$。
因此，铁的氧化物化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$。
【答案】
C
【知识点】
化学式计算；一氧化碳还原金属氧化物
【点评】
本题通过还原反应前后固体质量差计算氧化物中原子个数比，核心是明确固体质量减少量为氧元素质量，需掌握相对原子质量的应用及原子个数比的计算方法，属于常规计算类题目。
【难度系数】
0.5
要确定铁的氧化物$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的化学式，需利用CO还原氧化物时固体质量的变化计算氧化物中Fe和O的原子个数比。反应后硬质玻璃管及固体总质量减少，减少的质量即为氧化物中氧元素的质量；反应前后Fe元素质量不变，据此可分别计算Fe和O的原子个数，进而确定氧化物的化学式。
【解析】
1. 计算铁的氧化物的质量：实验前硬质玻璃管及氧化物总质量为65.8 g，硬质玻璃管质量为60 g，故氧化物质量 = $65.8\ \mathrm{g} - 60\ \mathrm{g} = 5.8\ \mathrm{g}$。
2. 计算反应后生成铁单质的质量：反应后硬质玻璃管及铁单质总质量为64.2 g，故铁的质量 = $64.2\ \mathrm{g} - 60\ \mathrm{g} = 4.2\ \mathrm{g}$。
3. 计算氧化物中氧元素的质量：氧元素质量 = 氧化物质量 - 铁的质量 = $5.8\ \mathrm{g} - 4.2\ \mathrm{g} = 1.6\ \mathrm{g}$。
4. 计算Fe和O的原子个数比：Fe的相对原子质量为56，O为16，故原子个数比 $x:y = \frac{4.2\ \mathrm{g}}{56} : \frac{1.6\ \mathrm{g}}{16} = 0.075 : 0.1 = 3:4$。
因此，铁的氧化物化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$。
【答案】
C
【知识点】
化学式计算；一氧化碳还原金属氧化物
【点评】
本题通过还原反应前后固体质量差计算氧化物中原子个数比，核心是明确固体质量减少量为氧元素质量，需掌握相对原子质量的应用及原子个数比的计算方法，属于常规计算类题目。
【难度系数】
0.5
8. 用一氧化碳还原氧化铁的实验中,$\ce{Fe_{2}O_{3}}$转化为铁的具体过程是$\ce{Fe_{2}O_{3}→Fe_{3}O_{4}→FeO→Fe}$,已知铁的氧化物除$\ce{Fe_{2}O_{3}}$外,其余均为黑色。下列说法正确的是（
A.装置中漏斗的作用只是防止倒吸
B.通过实验现象可以判断氧化铁是否完全转化为铁
C.该实验中所有的化学反应里,铁元素的化合价均未改变
D.当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时,固体成分是$\ce{Fe_{3}O_{4}}$和$\ce{FeO}$
D
）A.装置中漏斗的作用只是防止倒吸
B.通过实验现象可以判断氧化铁是否完全转化为铁
C.该实验中所有的化学反应里,铁元素的化合价均未改变
D.当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时,固体成分是$\ce{Fe_{3}O_{4}}$和$\ce{FeO}$
答案
D
解析
【分析】
要判断各选项的正误，需结合一氧化碳还原氧化铁的实验装置作用、铁的氧化物的颜色、化合价变化及铁元素质量分数计算逐一分析：明确漏斗的双重作用，铁的氧化物的颜色特征，铁元素在不同氧化物中的化合价，再通过计算各铁的氧化物中铁的质量分数，判断对应固体成分。
【解析】
选项A：装置中漏斗除了防止倒吸，还能将未反应的有毒CO点燃，处理尾气防止污染空气，故A错误；
选项B：题目说明$\ce{Fe_{3}O_{4}}$、$\ce{FeO}$、$\ce{Fe}$均为黑色，无法通过实验现象（颜色变化）判断氧化铁是否完全转化为铁，故B错误；
选项C：$\ce{Fe_{2}O_{3}}$中Fe为+3价，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$含+2和+3价Fe，$\ce{FeO}$中Fe为+2价，单质Fe为0价，铁元素化合价发生改变，故C错误；
选项D：计算各铁的氧化物中铁元素的质量分数：
①$\ce{Fe_{2}O_{3}}$：$ω(Fe)=\frac{2×56}{2×56+3×16}×100\%=\frac{112}{160}×100\%=70\%$；
②$\ce{Fe_{3}O_{4}}$：$ω(Fe)=\frac{3×56}{3×56+4×16}×100\%=\frac{168}{232}×100\%≈72.4\%$；
③$\ce{FeO}$：$ω(Fe)=\frac{56}{56+16}×100\%≈77.8\%$；
当固体中铁元素质量分数为74%时，介于72.4%（$\ce{Fe_{3}O_{4}}$）和77.8%（$\ce{FeO}$）之间，因此固体成分为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$和$\ce{FeO}$，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、铁的氧化物性质、元素质量分数计算
【点评】
本题综合考查一氧化碳还原氧化铁的实验、铁的氧化物的性质及相关计算，需掌握实验装置作用、物质特征性质、化合价规律和元素质量分数计算方法，对学生综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
要判断各选项的正误，需结合一氧化碳还原氧化铁的实验装置作用、铁的氧化物的颜色、化合价变化及铁元素质量分数计算逐一分析：明确漏斗的双重作用，铁的氧化物的颜色特征，铁元素在不同氧化物中的化合价，再通过计算各铁的氧化物中铁的质量分数，判断对应固体成分。
【解析】
选项A：装置中漏斗除了防止倒吸，还能将未反应的有毒CO点燃，处理尾气防止污染空气，故A错误；
选项B：题目说明$\ce{Fe_{3}O_{4}}$、$\ce{FeO}$、$\ce{Fe}$均为黑色，无法通过实验现象（颜色变化）判断氧化铁是否完全转化为铁，故B错误；
选项C：$\ce{Fe_{2}O_{3}}$中Fe为+3价，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$含+2和+3价Fe，$\ce{FeO}$中Fe为+2价，单质Fe为0价，铁元素化合价发生改变，故C错误；
选项D：计算各铁的氧化物中铁元素的质量分数：
①$\ce{Fe_{2}O_{3}}$：$ω(Fe)=\frac{2×56}{2×56+3×16}×100\%=\frac{112}{160}×100\%=70\%$；
②$\ce{Fe_{3}O_{4}}$：$ω(Fe)=\frac{3×56}{3×56+4×16}×100\%=\frac{168}{232}×100\%≈72.4\%$；
③$\ce{FeO}$：$ω(Fe)=\frac{56}{56+16}×100\%≈77.8\%$；
当固体中铁元素质量分数为74%时，介于72.4%（$\ce{Fe_{3}O_{4}}$）和77.8%（$\ce{FeO}$）之间，因此固体成分为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$和$\ce{FeO}$，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、铁的氧化物性质、元素质量分数计算
【点评】
本题综合考查一氧化碳还原氧化铁的实验、铁的氧化物的性质及相关计算，需掌握实验装置作用、物质特征性质、化合价规律和元素质量分数计算方法，对学生综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
9. 甲是实验室模拟炼铁的装置图,试回答：
(1)按图甲连接实验装置、检查装置气密性、装药品、固定实验装置后,主要实验步骤有:①通入CO;②停止通入CO;③点燃酒精灯;④熄灭酒精灯;⑤点燃酒精喷灯;⑥熄灭酒精喷灯。正确的操作顺序是③
(2)实验过程中,仪器①中发生的现象是
(3)实际生产中炼铁的原料主要有铁矿石、焦炭、石灰石和空气,其中铁矿石、焦炭和石灰石是从原料入口加入的,其中焦炭在高炉炼铁时的作用为
在探究课上,老师给同学们一包黑色粉末,并提示该粉末是由铁粉和氧化铜粉末中的一种或两种组成的。为了确定该粉末的成分,同学们进行了如下探究实验,请回答下列有关问题。
【猜想假设】
(4)①黑色粉末是铁粉;②黑色粉末是氧化铜粉末;③
【设计方案】取少量黑色粉末,放入硬质玻璃管中,通入一氧化碳气体,片刻后加热充分反应(实验装置如图所示,夹持装置已略)。
(5)请填写下表空白(不考虑铁粉和氧化铜粉末可能发生反应):
【实验结论】经过分析实验现象,确认猜想③成立。
【反思评价】
(6)①实验完毕后,先停止加热,继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却至室温。继续通入一氧化碳的目的是
②从环保角度上看,上述设置有不足之处,改进措施是
第6章
(1)按图甲连接实验装置、检查装置气密性、装药品、固定实验装置后,主要实验步骤有:①通入CO;②停止通入CO;③点燃酒精灯;④熄灭酒精灯;⑤点燃酒精喷灯;⑥熄灭酒精喷灯。正确的操作顺序是③
①⑤⑥②
④(填序号)。(2)实验过程中,仪器①中发生的现象是
红色粉末逐渐变黑
,仪器③中发生的现象是澄清石灰水变浑浊
。(3)实际生产中炼铁的原料主要有铁矿石、焦炭、石灰石和空气,其中铁矿石、焦炭和石灰石是从原料入口加入的,其中焦炭在高炉炼铁时的作用为
维持高温条件
、生成还原剂一氧化碳
。在探究课上,老师给同学们一包黑色粉末,并提示该粉末是由铁粉和氧化铜粉末中的一种或两种组成的。为了确定该粉末的成分,同学们进行了如下探究实验,请回答下列有关问题。
【猜想假设】
(4)①黑色粉末是铁粉;②黑色粉末是氧化铜粉末;③
黑色粉末是氧化铜粉末和铁粉
。【设计方案】取少量黑色粉末,放入硬质玻璃管中,通入一氧化碳气体,片刻后加热充分反应(实验装置如图所示,夹持装置已略)。
(5)请填写下表空白(不考虑铁粉和氧化铜粉末可能发生反应):
【实验结论】经过分析实验现象,确认猜想③成立。
【反思评价】
(6)①实验完毕后,先停止加热,继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却至室温。继续通入一氧化碳的目的是
防止生成的金属重新被氧化
。②从环保角度上看,上述设置有不足之处,改进措施是
在装置末端放一只燃着的酒精灯(或在装置末端系一个气球)
。第6章
答案
①⑤⑥②
红色粉末逐渐变黑
澄清石灰水变浑浊
维持高温条件
生成还原剂一氧化碳
黑色粉末是氧化铜粉末和铁粉
黑色粉末无变化
成立
黑色粉末部分变红，澄清石灰水变浑浊
防止生成的金属重新被氧化
在装置末端放一只燃着的酒精灯(或在装置末端系一个气球)
红色粉末逐渐变黑
澄清石灰水变浑浊
维持高温条件
生成还原剂一氧化碳
黑色粉末是氧化铜粉末和铁粉
黑色粉末无变化
成立
黑色粉末部分变红，澄清石灰水变浑浊
防止生成的金属重新被氧化
在装置末端放一只燃着的酒精灯(或在装置末端系一个气球)
解析
【分析】
本题围绕炼铁实验和黑色粉末成分探究展开，解题思路如下：
1. 炼铁实验步骤：需先点燃尾气处理的酒精灯，再通CO排尽装置内空气防爆炸，加热反应；结束时先停加热再停CO防生成的铁被氧化，最后熄灭尾气酒精灯，据此确定操作顺序。
2. 实验现象分析：仪器①中氧化铁被CO还原为铁，颜色由红变黑；仪器③中反应生成的CO₂使澄清石灰水变浑浊。
3. 高炉焦炭作用：从提供高温、生成还原剂CO两方面分析。
4. 猜想假设：根据“黑色粉末由铁粉和氧化铜的一种或两种组成”，补全第三种猜想。
5. 物质探究：利用CO与氧化铜反应生成铜和CO₂、与铁粉不反应的性质，结合现象判断成分。
6. 实验反思：继续通CO防止铁被氧化，尾气处理消除CO的毒性。
【解析】
（1）模拟炼铁的操作顺序：先点燃尾气处理的酒精灯（③），再通入CO排尽装置内空气（防止加热爆炸，①），点燃酒精喷灯加热反应（⑤）；反应结束后，先熄灭酒精喷灯（⑥），停止通CO（②，防止铁被氧化），最后熄灭酒精灯（④），故③后、④前填①⑤⑥②。
（2）仪器①中红棕色氧化铁被CO还原为黑色铁，现象为红色粉末逐渐变黑；生成的CO₂进入仪器③，使澄清石灰水变浑浊，故仪器③现象为澄清石灰水变浑浊。
（3）高炉炼铁中，焦炭燃烧放热维持高温条件，且与CO₂反应生成还原剂一氧化碳，故作用为维持高温条件、生成还原剂一氧化碳。
（4）黑色粉末由铁粉和氧化铜的一种或两种组成，第三种猜想为黑色粉末是氧化铜粉末和铁粉。
（5）猜想③成立（黑色粉末为铁粉和氧化铜混合物）：CO与氧化铜反应生成红色铜，铁粉不反应，故现象为黑色粉末部分变红；生成的CO₂使澄清石灰水变浑浊，结论成立。
（6）①继续通CO的目的是防止生成的铁在高温下重新被氧化；②CO有毒，改进措施为在装置末端放一只燃着的酒精灯（或系气球收集尾气）。
【答案】
①⑤⑥②；红色粉末逐渐变黑；澄清石灰水变浑浊；维持高温条件；生成还原剂一氧化碳；黑色粉末是氧化铜粉末和铁粉；黑色粉末部分变红，澄清石灰水变浑浊；成立；防止生成的金属重新被氧化；在装置末端放一只燃着的酒精灯(或在装置末端系一个气球)
【知识点】
炼铁的原理；高炉炼铁；物质成分探究
【点评】
本题综合考查炼铁实验的操作、现象、原料作用，以及物质成分的探究，需掌握实验步骤的注意事项和物质反应规律，对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
本题围绕炼铁实验和黑色粉末成分探究展开，解题思路如下：
1. 炼铁实验步骤：需先点燃尾气处理的酒精灯，再通CO排尽装置内空气防爆炸，加热反应；结束时先停加热再停CO防生成的铁被氧化，最后熄灭尾气酒精灯，据此确定操作顺序。
2. 实验现象分析：仪器①中氧化铁被CO还原为铁，颜色由红变黑；仪器③中反应生成的CO₂使澄清石灰水变浑浊。
3. 高炉焦炭作用：从提供高温、生成还原剂CO两方面分析。
4. 猜想假设：根据“黑色粉末由铁粉和氧化铜的一种或两种组成”，补全第三种猜想。
5. 物质探究：利用CO与氧化铜反应生成铜和CO₂、与铁粉不反应的性质，结合现象判断成分。
6. 实验反思：继续通CO防止铁被氧化，尾气处理消除CO的毒性。
【解析】
（1）模拟炼铁的操作顺序：先点燃尾气处理的酒精灯（③），再通入CO排尽装置内空气（防止加热爆炸，①），点燃酒精喷灯加热反应（⑤）；反应结束后，先熄灭酒精喷灯（⑥），停止通CO（②，防止铁被氧化），最后熄灭酒精灯（④），故③后、④前填①⑤⑥②。
（2）仪器①中红棕色氧化铁被CO还原为黑色铁，现象为红色粉末逐渐变黑；生成的CO₂进入仪器③，使澄清石灰水变浑浊，故仪器③现象为澄清石灰水变浑浊。
（3）高炉炼铁中，焦炭燃烧放热维持高温条件，且与CO₂反应生成还原剂一氧化碳，故作用为维持高温条件、生成还原剂一氧化碳。
（4）黑色粉末由铁粉和氧化铜的一种或两种组成，第三种猜想为黑色粉末是氧化铜粉末和铁粉。
（5）猜想③成立（黑色粉末为铁粉和氧化铜混合物）：CO与氧化铜反应生成红色铜，铁粉不反应，故现象为黑色粉末部分变红；生成的CO₂使澄清石灰水变浑浊，结论成立。
（6）①继续通CO的目的是防止生成的铁在高温下重新被氧化；②CO有毒，改进措施为在装置末端放一只燃着的酒精灯（或系气球收集尾气）。
【答案】
①⑤⑥②；红色粉末逐渐变黑；澄清石灰水变浑浊；维持高温条件；生成还原剂一氧化碳；黑色粉末是氧化铜粉末和铁粉；黑色粉末部分变红，澄清石灰水变浑浊；成立；防止生成的金属重新被氧化；在装置末端放一只燃着的酒精灯(或在装置末端系一个气球)
【知识点】
炼铁的原理；高炉炼铁；物质成分探究
【点评】
本题综合考查炼铁实验的操作、现象、原料作用，以及物质成分的探究，需掌握实验步骤的注意事项和物质反应规律，对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
