Question

钢铁工业是一个国家的支柱产业之一．图1是工业炼铁的基本生产流程示意图．
请回答下列问题：

（1）写出设备A 的名称：

高炉

；
（2）写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式

3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂

；
（3）石灰石的主要作用是造渣．写出在高温条件下石灰石分解的化学反应方程式：

CaCO₃

高温  .

CaO十CO₂↑

；
（4）小军同学采集了一些生铁样品（含杂质，杂质不溶于水，不与稀硫酸反应）采用如图2所示装置进行分析．分别称得锥形瓶与棉花的质量为44.1g，生铁样品的质量为9.0g．在锥形瓶中加入足量稀硫酸后，立即开始记录电子天平的示数，记录数据如
图3．
请认真分析数据，回答下列问题：
（5）小军数据处理的图象中正确的是

B

（6）计算样品中铁的质量分数（请写明过程）

Answer 1

分析：（1）工业炼铁又称为高炉炼铁，因为工业炼铁使用的设备为高炉；
（2）赤铁矿石中的氧化铁在高温下与一氧化碳反应，生成铁和二氧化碳；
（3）碳酸钙高温锻烧可分解生成氧化钙和二氧化碳；
（5）根据反应记录数据，完全反应放出氢气质量=159.0g-158.7g=0.3g，加入稀硫酸的质量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g，及样品中杂质与盐酸不反应分析判断；
（6）结合反应的化学方程式，由生成氢气的质量计算生铁中铁的质量，完成分析和计算．

解答：解：（1）工业炼铁所使用的设备为高炉，炼铁过程是在高炉内完成的；
（2）赤铁矿中的氧化铁在高温下与一氧化碳发生氧化还原反应，生成单质铁和气体二氧化碳，方程式为：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
（3）石灰石的主要成分碳酸钙在高温锻烧时分解生成氧化钙和二氧化碳，方程式为：CaCO₃

高温  .

CaO十CO₂↑；
（5）①由于生铁样品中的杂质不溶于水且不与酸发生反应，因此反应停止后样品的质量不为0；所以图A所示的分析错误；
随着生铁不断与稀硫酸反应，放出氢气质量逐渐增大，至完全反应，放出氢气的质量=159.0g-158.7g=0.3g；所以图B的分析正确；
加入稀硫酸的质量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g，反应使溶液的质量逐渐增大，直到反应停止溶液质量不再改变；所以图C的分析错误；
（6）设样品中的铁的质量为x
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x             0.3g

56

x

=

2

0.3g

解得 x=8.4g
铁的质量分数=

8.4g

9g

×100%≈93.3%
故答案为：（1）高炉；
（2）3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
（3）CaCO₃

高温  .

CaO十CO₂↑；
（5）B；
（6）样品中铁的质量分数为93.3%．

点评：掌握炼铁的反应原理、方程式计算的方法，并会结合题意分析图象变化，书写方程式等，能很好的考查学生依据相关知识分析和解答问题的能力．