化学
钢铁工业是国家工业的基础.(1)如图1是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图,根据图示回答下列问题.若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁,请写出炼铁反应的化学方程式:Fe2O3+3CO 高温 . 2Fe+3CO2;C+O2 点燃 . CO2,CO2+C 高温 . 2COFe2O3+3CO 高温 . 2Fe+3CO2;C+O2 点燃 . CO2,CO2+C&

2019-04-04

钢铁工业是国家工业的基础.
(1)如图1是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图,根据图示回答下列问题.
若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁,请写出炼铁反应的化学方程式:
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2;C+O2
 点燃 
.
 
CO2,CO2+C
 高温 
.
 
2CO
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2;C+O2
 点燃 
.
 
CO2,CO2+C
 高温 
.
 
2CO

(2)出铁口流出的铁水分类上属于______.(纯净物、混合物)
【设计实验】
实验室制备纯净的一氧化碳,用一氧化碳还原氧化铁粉末的实验如下图2、图3,图2中A是实验室用草酸(H2C2O4)和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置,反应的化学方程式是:
 H2SO4 
.
H2C2O4CO↑+CO2↑+H2O.

请回答下列问题:
(1)图2中,A 装置中乳胶管的作用是______.
(2)按图3实验时,应该先______.(填“通CO”或“点燃酒精灯”)检验混合气体中二氧化碳是否除尽
干燥一氧化碳
【进行实验】
该小组按上述实验设计,在一定温度下进行了实验,测得下列数据:
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g(玻璃管的质量为60.0g)
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g(冷却到室温称量)
【分析与讨论】
本实验中,玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色.小明同学认为该黑色固体全部是铁,但小华同学提出了质疑,于是大家提出查阅资料.
【查阅资料】
①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关.
②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁.
四氧化三铁氧化亚铁氧化铁铁粉
颜色黑色黑色红色黑色
能否被磁铁吸引不能不能
【实验与猜想】①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后,再用磁铁吸引,发现黑色固体粉末全部能被吸引,则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和______.
②进行猜想:黑色固体粉末可能是以下三种情况:
甲:全部为铁;   乙:______;丙:______.
【得出结论】通过实验中获得的数据进行计算:
(1)生成的黑色固体粉末的质量为______.
(2)列式计算,并由计算判断______猜想是正确的(填a、b、c).
【反思与评价】①一氧化碳还原氧化铁实验中,若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间.
②实验装置图中采用虚线框内的装置,其作用有______
A.收集一氧化碳     B.吸收二氧化碳     C.检验二氧化碳.
优质解答
(1)由炼铁的原理可知,在A区发生的反应主要是:在高温条件下,一氧化碳将氧化铁还原为铁同时生成了二氧化碳,反应的方程式是:Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2;在B区中,发生的反应主要是碳燃烧生成了二氧化碳,二氧化碳在高温条件下,与碳反应生成了一氧化碳,反应的方程式是:C+O2
 点燃 
.
 
CO2,CO2+C
 高温 
.
 
2CO;由炼铁的原理可知,焦炭作用是 提供热量、制取CO;
(2)而在炼铁的过程中不可避免的会引入一些杂质,所以冶炼出的铁水属于混合物;
【设计实验】(1)图2中,A 装置中乳胶管的作用是使其连接的两仪器内压强相当,便于浓硫酸流下
(2)一氧化碳不纯,点燃有爆炸的危险,所以在点燃前要先通入一氧化碳,
【实验与猜想】
①依据表中信息可知不能被磁铁吸引的物质是氧化铁和氧化亚铁,固体全部能被吸引,说明固体中一定不含有这两者;
②由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引,所以可对黑色固体的成分可能是:全部是铁;全部是四氧化三铁;两者的混合物;
【得出结论】生成的黑色固体粉末的质量为65.8g-60g=5.8g
依据实验测得的数据可知氧化铁的质量是:66g-60g=6g,这些氧化铁中含有的氧元素质量是:6g×
3×16
2×56+3×16
×100%=1.8g,由于反应前后固体的质量差即为氧化铁失掉的氧的质量,所以可知反应前后失掉的氧的质量是:66g-65.8g=0.2g,所以该固体不可能全是铁,固体中还有1.6g氧元素没有失掉,假设全是四氧化三铁则其含有的氧元素质量是:5.8g×
4×16
3×56+4×16
×100%=1.6g,故全部是四氧化三铁,所以该固体粉末是四氧化三铁;
【反思与评价】因为二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应且无现象,一氧化碳不能与氢氧化钠反应;
A、由于一氧化碳不能与氢氧化钠反应,结合装置的特点可知该装置能收集一氧化碳,同时排出氢氧化钠溶液;
B、二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应,所以可以用来吸收二氧化碳;
C、由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应时没有明显的现象产生,所以不能用它来检验二氧化碳的存在;
故答案为故答案为:(1)Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2;C+O2
 点燃 
.
 
CO2,CO2+C
 高温 
.
 
2CO;
(2)混合物
【设计实验】
(1)使其连接的两仪器内压强相当,便于浓硫酸流下.
(2)通CO
【实验与猜想】①氧化亚铁;②全部是四氧化三铁;铁与四氧化三铁的混合物;
【得出结论】5.8g;丙;
【反思与评价】A、B;
(1)由炼铁的原理可知,在A区发生的反应主要是:在高温条件下,一氧化碳将氧化铁还原为铁同时生成了二氧化碳,反应的方程式是:Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2;在B区中,发生的反应主要是碳燃烧生成了二氧化碳,二氧化碳在高温条件下,与碳反应生成了一氧化碳,反应的方程式是:C+O2
 点燃 
.
 
CO2,CO2+C
 高温 
.
 
2CO;由炼铁的原理可知,焦炭作用是 提供热量、制取CO;
(2)而在炼铁的过程中不可避免的会引入一些杂质,所以冶炼出的铁水属于混合物;
【设计实验】(1)图2中,A 装置中乳胶管的作用是使其连接的两仪器内压强相当,便于浓硫酸流下
(2)一氧化碳不纯,点燃有爆炸的危险,所以在点燃前要先通入一氧化碳,
【实验与猜想】
①依据表中信息可知不能被磁铁吸引的物质是氧化铁和氧化亚铁,固体全部能被吸引,说明固体中一定不含有这两者;
②由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引,所以可对黑色固体的成分可能是:全部是铁;全部是四氧化三铁;两者的混合物;
【得出结论】生成的黑色固体粉末的质量为65.8g-60g=5.8g
依据实验测得的数据可知氧化铁的质量是:66g-60g=6g,这些氧化铁中含有的氧元素质量是:6g×
3×16
2×56+3×16
×100%=1.8g,由于反应前后固体的质量差即为氧化铁失掉的氧的质量,所以可知反应前后失掉的氧的质量是:66g-65.8g=0.2g,所以该固体不可能全是铁,固体中还有1.6g氧元素没有失掉,假设全是四氧化三铁则其含有的氧元素质量是:5.8g×
4×16
3×56+4×16
×100%=1.6g,故全部是四氧化三铁,所以该固体粉末是四氧化三铁;
【反思与评价】因为二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应且无现象,一氧化碳不能与氢氧化钠反应;
A、由于一氧化碳不能与氢氧化钠反应,结合装置的特点可知该装置能收集一氧化碳,同时排出氢氧化钠溶液;
B、二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应,所以可以用来吸收二氧化碳;
C、由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应时没有明显的现象产生,所以不能用它来检验二氧化碳的存在;
故答案为故答案为:(1)Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2;C+O2
 点燃 
.
 
CO2,CO2+C
 高温 
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2CO;
(2)混合物
【设计实验】
(1)使其连接的两仪器内压强相当,便于浓硫酸流下.
(2)通CO
【实验与猜想】①氧化亚铁;②全部是四氧化三铁;铁与四氧化三铁的混合物;
【得出结论】5.8g;丙;
【反思与评价】A、B;
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