Question

人类的生产和生活都离不开金属．
Ⅰ．金属元素在自然界中分布很广，在地壳中主要以矿物形式存在．图1中的矿石的主要成分不属于氧化物的是

B

（填序号）．
Ⅱ．铁是应用最广泛的金属．
（1）图2是工业炼铁示意图．其中，焦炭的作用是燃烧提供能量和

制取CO

；写出有铁生成的化学方程式

Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂

．
（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁的化学原理，用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图3．
①实验中玻璃管里固体粉末的颜色变化是

红色粉末逐渐变黑

，澄清的石灰水中发生反应的化学方程式是

CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O

．
②该装置有何不妥？

没有进行尾气处理

．
（3）该化学兴趣小组的同学利用改正后的装置对一份由铁粉和氧化铁组成的混合物进行探究．他们取了7.2g固体样品放入硬质
玻璃管通入足量的CO进行实验，高温灼烧至质量不再变化，称得玻璃管中固体质量为6g，请计算：
①该混合物中铁元素与氧元素的质量比．
②该混合物中铁粉的质量分数．（结果保留一位小数）

Answer 1

分析：Ⅰ．根据矿石的成分及氧化物的定义分析；
Ⅱ．（1）根据炼铁炉内发生的反应，分析焦炭的作用和写出有铁生成的化学方程式；
（2）①一氧化碳具有还原性，可与氧化铁反应生成黑色的铁和二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水．据此分析回答；
②根据尾气中含有一氧化碳，有毒能污染空气分析；
（3）①根据质量守恒定律分析计算混合物中铁元素与氧元素的质量比；
②根据化学式，由氧元素的质量求出氧化铁的质量，即可求出铁粉的质量，再求出混合物中铁粉的质量分数．

解答：解：Ⅰ、由矿石的成分可知，孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，有四种元素组成不属于氧化物；
Ⅱ．（1）由炼铁高炉中反应可知，碳首先燃烧生成二氧化碳放出大量的热量，可供还原铁矿石提供热量，然后和焦炭反应生成CO，然后再还原还原铁矿石．所以，焦炭的作用是燃烧提供能量和制取CO；生成铁的反应是：Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂；
（2）①一氧化碳具有还原性，可与氧化铁反应生成黑色的铁和二氧化碳．所以，实验中玻璃管里固体粉末的颜色变化是红色粉末逐渐变黑；生成的二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，反应的方程式是：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
②由于该反应的尾气中含有一氧化碳，有毒能污染空气．所以，该装置的缺陷是：没有进行尾气处理；
（3）①由质量守恒定律可知，玻璃管中固体减少的质量是氧化铁中氧元素的质量，即7.2g-6g=1.2g，剩余的固体是铁粉，质量为6g．所以，该混合物中铁元素与氧元素的质量比是：6g：1.2g=5：1．
②氧化铁的质量为：

1.2g

16×3 16×3+56×2 ×100%

=4g．
该混合物中铁粉的质量分数是：

7.2g-4g

7.2g

×100%=44.4%．
故答为：Ⅰ．B；Ⅱ．（1）制取还原剂CO，3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；（2）①红色粉末逐渐变黑，CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；②没有进行尾气处理；（3）①混合物中铁元素与氧元素的质量比是5：1； ②该混合物中铁粉的质量分数44.4%．

点评：本题考查了一氧化碳还原氧化铁的反应原理、步骤、实验现象、尾气处理以及应用．要注意有毒气体不能随意排放，必须经过处理后变成无害物质再排放．