Question

（14分）钢铁工业是国家工业的基础。

（1）工业上若采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，则炼铁的主要反应原理为 （用化学方程式表示），其所用的设备为 ，生铁出口低于炉渣出口的原因是 。

（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究。

【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。

【进行实验】该小组按上述实验设计进行实验，实验时应先 （填“通入一氧化碳”或“点燃酒精灯”），目的是： 。

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。

③

物质	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

【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 和 。

②进行猜想：黑色固体粉末可能 a．全部为铁 b． c．

【得出结论】 通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为 。

【反思与评价】

①一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高温度和 。

②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有 和 等。

Answer 1

（1） ；高炉 ；生铁密度大于炉渣的密度；（2） 【进行实验】通入一氧化碳 ；排尽空气，防止爆炸；【实验与猜想】 ；和 的混合物 ；【得出结论】全部为；【反思与评价】① 反应时间； ② 收集（处理） 和 检验

【解析】

试题分析：（1）工业炼铁是利用一氧化碳将铁的氧化物还原得到铁，故该反应是一氧化碳和氧化铁在高温下生成铁和二氧化碳；工业炼铁的设备是高炉；因为生铁的密度比滤渣大，故出铁口比较低；（2）【进行实验】一氧化碳是种可燃性的气体，在实验室中用一氧化碳来还原氧化铁时要先通入一氧化碳将装置内的空气赶尽防止加热时发生爆炸；【实验与猜想】因为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氧化亚铁和氧化铁，则黑色固体可以是铁、可能是四氧化三铁、可能是铁和四氧化三铁的混合物；【得出结论】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：，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：，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】从查阅资料中可知，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，故一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高温度和延长时间；石灰水可以用来检验反应中有二氧化碳生成，而一氧化碳不能被石灰水吸收，则会将装置内的石灰水排出而收集一氧化碳；

考点：高炉炼铁；实验室中铁的冶炼；科学探究；化学式的计算；一氧化碳和二氧化碳的性质；