Question

铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应，该化学方程式为                                       。

（1）某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76%的赤铁矿石，该厂理论上可以日产含铁98%的生铁的质量是多少？

（请写出计算过程，结果精确到0.1t）

（2）某化学兴趣小组在实验室中模拟炼铁原理的实验，并对固体产物的成分进行探究。

【设计实验】用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图，酒精灯b的作用是                 。

【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m（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。

③

物质 性质	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	能	不能	不能	能

【进一步实验和得出结论】

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该小组同学将黑色固体粉末投入硫酸铜溶液中，一段时间后无紫红色固体析出，则该黑色固体粉末为        。其实，进行如上图所示实验后，若测得反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量m为        g，也能得出这个结论。

【反思与评价】一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间。上图所示实验装置中，应作的一处修改是                             。

 

Answer 1

【答案】

3CO+Fe₂O₃高温2Fe+3CO₂     

（1）2714.3t

（2）【设计实验】 尾气处理，防止空气污染

【进一步实验和得出结论】①氧化亚铁     ②四氧化三铁      65.8g

【反思与评价】将酒精灯a换成酒精喷灯

【解析】

试题分析：

⑴设生铁质量为X

3CO＋Fe₂O₃2Fe＋3CO₂

160      112

5000t×76%    98%X

X=2714.3t

⑵【进一步实验和得出结论】①根据表格提供信息，不能被磁铁吸引的除氧化铁外，还有氧化亚铁。②根据题意，该粉末不能置换出硫酸铜溶液中的铜，则该黑色粉末不是铁粉，从而该粉末只能是四氧化三铁。后半题实际是问：如果生成四氧化三铁，则反应后会有多少固体物质存在呢？为此，我们可以先列出反应方程式，并通过方程式求解，具体过程如下：

设生成四氧化三铁质量为X

CO＋3Fe₂O₃2Fe₃O₄＋CO₂

     3×160      2×232

(66－60)g       X

X=5.8g

反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量m为60g＋5.8g=65.8g时，也能得出只生成四氧化三铁这一结论。

【反思与评价】根据题意，要提高反应温度，只有将酒精灯a换成酒精喷灯，当然也可以给酒精灯加上网罩，以使火焰集中，从而提高温度。不过这样的效果可能不如换用酒精喷灯好。

考点：化学计算，化学实验