Question

13．甲图是一氧化碳还原氧化铁的装置图，乙图是工业炼铁示意图．请回答：

（1）工业炼铁的主要设备是高炉，所需原料有石灰石、焦炭、铁矿石．
（2）写出以赤铁矿为原料在高温下与一氧化碳反应的化学方程式：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；甲图中的实验现象为：红色粉末慢慢变成黑色；澄清的石灰水变浑浊．
（3）甲图装置连接好后，有下列步骤：①加热红色粉末；②通入CO气体；③停止加热；④停止通CO气体．其中正确的操作顺序为：②①③④．
（4）甲图中装置的不足之处是：没有尾气处理装置；改进方法为：在b处加一盏点燃的酒精灯；
（5）假设试管中所得物质为纯净的铁粉，请两种不同的方法加以证明（简述方法和现象）．
①用磁铁吸引，若全部能被磁铁吸引，证明是纯铁；②加入足量的稀盐酸，若完全溶解，则为纯铁．
（6）现有100t含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿，如果用一氧化碳进行还原，理论上可得到铁多少吨？

Answer 1

分析 （1）根据炼铁原理及其设备来分析．
（2）根据反应的原理来分析解答；
（3）实验室用一氧化碳还原氧化铜的实验步骤：可概括为“实验开始先通一氧化碳，通一氧化碳以后再点灯，由黑变红先撤灯，试管冷却再停一氧化碳”，据此进行分析解答即可．
（4）根据尾气中含有有毒的一氧化碳来分析；
（5）根据铁的性质来分析；
（6）由赤铁矿石的质量、氧化铁的质量分数、化合物中某元素的质量=该化合物的质量×该元素的质量分数，进行分析解答．

解答 解：（1）炼铁是将原料（铁矿石、焦炭、石灰石）通入高炉中，在高炉中发生复杂反应，生成生铁；故填：高炉；石灰石、焦炭；
（2）在高温的条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，氧化铁是红色的，生成的铁粉是黑色的，生成的二氧化碳与石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀和水，所以装置甲中观察到红色粉末慢慢变成黑色；澄清的石灰水变浑浊；故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；红色粉末慢慢变成黑色；澄清的石灰水变浑浊；
（3）一氧化碳还原氧化铜的步骤为：先检验装置气密性；再检验一氧化碳的纯度，防止一氧化碳不纯实验时引起爆炸；通入一氧化碳，排净试管内原有空气；加热氧化铜；观察到由黑变红时停止加热；继续通一氧化碳至试管冷却为止，防止生成的铜再次被氧化；应先熄灭酒精灯，待试管冷却至室温后再停止通一氧化碳．
故正确操作顺序为：②①③④．故填：②①③④；
（4）尾气中含有有毒的一氧化碳气体，为了防止造成空气污染，所以要在装置的末端b处加一盏点燃的酒精灯；故填：没有尾气处理装置；在b处加一盏点燃的酒精灯；
（5）可以用磁铁吸引，若全部能被磁铁吸引，证明是纯铁；也可以加入足量的稀盐酸，若完全溶解，则为纯铁；故填：用磁铁吸引，若全部能被磁铁吸引，证明是纯铁；加入足量的稀盐酸，若完全溶解，则为纯铁；
（6）100t含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石含氧化铁的质量为100t×80%=80t．
80t氧化铁中含铁元素的质量为80t×$\frac{56×2}{56×2+16×3}×100%$=56t．
答：理论上可炼出纯铁的质量是56t．

点评 本题考查了高炉炼铁的原料、原理、反应设备和反应方程式，属于对基础知识的考查．