Question

【题目】某化学兴趣小组同学探究铁的冶炼相关问题，请按要求回答下列问题。

(一)如是工业炼铁的主要装置

(1)图中设备的名称是________ 。

(2)工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是_______ 。加入的焦炭作用__________和________，所得产品生铁的含碳量为________。

(3)写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式：________ 。

(二)下如图为实验室模拟工业炼铁装置图：已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。如果实验成功，请回答下列问题：

(4)图中仪器①的名称为_________。

(5)实验过程中的现象：A中________ 、B中________ 。

(6)该实验的操作步骤：________。(填序号)

a．点燃A处酒精灯 b．通入CO气体 c．停止通入CO气体 d．熄灭酒精灯

(7)兴趣小组同学们采集了用热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线。已知原固体质量为48.0g，如图所示：

①根据图象分析，写出B点时固体成分的化学式________。

②若A点生成物为一成分固定的化合物，请确定其化学式是 _______。

(8)若某同学实验中，发现吸收的二氧化碳质量为0.55g。则仪器①中固体减轻的质量为________g。

(9)实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用 ______(填序号字母)。

A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．检验二氧化碳

Answer 1

【答案】高炉 增大接触面面积，加快反应速率 提高炉温 提供CO 2%—4.3% Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 硬质玻璃管 红色固体变为黑色 溶液变浑浊 badc Fe Fe3O4 0.2 ABC

【解析】

本题考查一氧化碳还原氧化铁，常见的金属冶炼，化学式的相关计算，质量守恒定律及其应用，化学方程式的书写。

(1)由图可知，设备是炼铁高炉；

(2) 工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是增大与反应物的接触面积，加快反应速率；

焦炭的作用：一、可以与氧气反应放出热量，提供热量，二、可以将自身转化为一氧化碳，提供还原剂CO；

生铁的含碳量为2%-4.3%；

(3)赤铁矿主要成份是Fe2O3，与还原剂一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

(4)由图可知，仪器①的名称为：硬质玻璃管；

(5) A中现象是红色氧化铁粉末被还原为黑色粉末；

B中现象是澄清溶液变浑浊；

(6) 该实验的操作步骤：先通一氧化碳将硬质玻璃管中空气排尽，防止加热时爆炸，再点燃A处酒精灯，实验结束时，先熄灭酒精灯，继续通一会一氧化碳在停止，防止还原出的铁继续被氧化，故此空填：badc；

(7) 由铁的氧化物有：FeO、Fe304、Fe2O3，在一定的条件下，均能够逐步失去其中的氧，最终被还原为铁，可知在800℃以上时，管内固体质量不再减少，说明只有Fe了；

48gFe2O3样品中Fe的质量为：=33.6g，剩余黑色固体中氧元素的质量=46.4克-33.6克=12.8克，黑色固体中Fe、O原子的个数比为：=3:4，所以，固体B的化学式为：Fe3O4

(8) 仪器①中减少的是氧元素的质量，二氧化碳中氧元素的质量为：0.55g×=0.4g，二氧化碳中有一个氧原子来自金属氧化物，所以仪器①中固体减轻的质量为0.2g；

(9) 氢氧化钠、氢氧化钙会与二氧化碳反应，一氧化碳有毒，需要处理，所以实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有：收集一氧化碳，吸收二氧化碳，检验二氧化碳，故选：ABC。