Question

將n mol木炭粉和1mol氧化亞鐵在反應器中混合，隔絕空氣加強熱．

(1)可能發生的化學反應有

①FeO＋CFe＋CO↑

②2FeO＋C2Fe＋CO₂↑

③FeO＋COFe＋CO₂↑

④________

(2)若n＜充分反應后，反應器中的固體物質是________，氣體產物是________．

(3)若n＞4，充分反應后，反應器中的固體物質是________，氣體產物是________．

(4)若反應的氣體產物是混合物，n的取值范圍是________．

(5)若反應的氣體產物是混合物，且混合物中CO和CO₂的物質的量相等，則n的值為________．

Answer 1

答案：
解析：

答案：(1)④C＋CO22CO 　　(2)固體物質：Fe、FeO,氣體物質CO2 　　(3)固體物質：Fe、木炭粉,氣體物質CO 　　(4)＜n＜1 　　(5)n＝2/3mol 　　解析：本題考查學生對碳作還原劑性質的理解和有關過量計算討論的掌握，考查學生思維的靈活性． 　　(1)即使不足量的FeO將部分木炭氧化成CO2，這部分CO2也將被過量的木炭還原成CO．要求填寫的反應④則是易被忽略的一個反應：C＋CO22CO． 　　(2)n＜時，炭不足量，反應可看成最終按②進行，充分反應后，反應器中的固體物質除產物Fe外，還應有剩余的FeO．而氣體產物則只有CO2． 　　(3)n＞4時，木炭過量，反應最終可看成按①進行．充分反應后，反應器的固體物質除產物Fe外，還有剩余的木炭粉，而氣體產物則只有CO． 　　(4)從問題(2)和(3)，我們應當體會到如下兩點：一是混合氣體產物只可能是CO和CO2兩種；二是木炭過量時，CO2將被還原，也就是說木炭和CO2不共存，而FeO和CO也不能共存，既然題設產物是CO和CO2的混合物．那本反應器的固體物質只可以是Fe(FeO和木炭肯定反應耗盡)． 　　按①式反應，當n＝1時，FeO和木炭剛好完全反應，產物中只有CO不符合題意，只有當n＜1時，使剩余的FeO將生成的CO部分氧化，才會滿足題設要求，當n過于小，即按反應②進行，n≤產物氣體只有CO2，不合題意，故必須：＜n＜1的取值范圍，才可使氣體產物為CO和CO2的混合物． 　　(5)將實際反應看成由反應①生成CO，由反應②生成CO2，且兩者的物質的量相同，設生成的CO或CO2為a mol．據①②式參加反應的FeO共3a mol．3a ＝1mol，a＝mol，則n＝2a＝2/3mol． 　　問題(2)與問題(1)相互獨立，不能正確回答(1)問題，還可能利用題中所給的反應①②和③正確做出問題(2)．問題(4)和(5)，不是如同問題(2)和(3)，從n的取值去判斷反應后的物質，而是要求進行逆向思維從題設反應后氣體產物信息，去求n的取值范圍．