Question

鋼鐵是重要的金屬材料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中應(yīng)用非常廣泛．
Ⅰ．鐵的冶煉
工業(yè)煉鐵的原理是高溫下用CO作還原劑，將鐵從氧化物中還原出來．請回答下列問題：
（1）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能

 

；
（2）某鋼鐵廠每天消耗5000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，該廠理論上可日產(chǎn)含鐵98%的生鐵的質(zhì)量是多少？（寫出計(jì)算過程）
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理
某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)煉鐵的原理，并探究CO與Fe₂O₃反應(yīng)后的產(chǎn)物．
通過查閱資料知道：
①草酸（H₂C₂O₄）固體與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)方程式為：H₂C₂O₄

濃硫酸  .

△

CO↑+CO₂↑+H₂O．
②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，反應(yīng)方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O
③常溫下，Ca（OH）₂微溶于水；
于是他設(shè)計(jì)了如圖1的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合裝置回答下列問題：
（1）圖1中圖A是用固體草酸和濃硫酸制取CO的反應(yīng)裝置，你認(rèn)為應(yīng)選擇圖2中的

 

（填裝置編號(hào)）；
（2）圖1中裝置C、D的作用分別是

 

、

 

；
（3）為了證明產(chǎn)物中有二氧化碳，裝置F中的試劑是

 

，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；
（4）該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷，你認(rèn)為是

 

．
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe₂O₃固體按如圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)E中固體全部變黑后，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻．將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生．
查閱資料：a．鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解．
b．Fe₂O₃與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下：
Fe₂O₃

400℃～500℃

Fe₃O₄

500℃～600℃

FeO

黑色

700℃～800℃

Fe
根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②

 

③

 

．
（6）定量分析  用電子天平稱量得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

	玻璃管質(zhì)量]	玻璃管及其中固體的質(zhì)量	裝置F及其中物質(zhì)的總質(zhì)量
反應(yīng)前	28.20g	33.00g	300.0g
反應(yīng)后		32.84g	300.4g

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，請選擇有效的數(shù)據(jù)，推斷出反應(yīng)后黑色固體的成分．（寫出計(jì)算過程）

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：鐵的冶煉,常見氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：金屬與金屬材料

分析：Ⅰ、焦炭燃燒放出熱量；利用赤鐵礦石的質(zhì)量與赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)氧化鐵與一氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式，可以計(jì)算出生鐵的質(zhì)量．
Ⅱ、（1）根據(jù)反應(yīng)條件和反應(yīng)物狀態(tài)選擇發(fā)生裝置；
（2）用氫氧化鈣溶液驗(yàn)證二氧化碳?xì)怏w，濃硫酸具有吸水性，常用來干燥氣體；
（3）用氫氧化鈣溶液驗(yàn)證二氧化碳?xì)怏w；
（4）一氧化碳有毒，可據(jù)其可燃性進(jìn)行處理后變成無害物質(zhì)再排放．
（5）根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象分析．
（6）純凈的Fe₂O₃固體質(zhì)量=玻璃管及其中固體的質(zhì)量-玻璃管質(zhì)量，根據(jù)玻璃管及其中固體的質(zhì)量的變化推算反應(yīng)后黑色固體的成分．

解答：解：Ⅰ、（1）加入焦炭，其作用除了可以生成一氧化碳外，還能提供熱量；
故填：提供熱源，維持爐溫；
（2）解：設(shè)日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵的質(zhì)量為x，
 Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂，
  160              112
5000t×80%         x×98%

160

5000t×80%

=

112

x×98%

，
x=2857t，
答：理論上可日產(chǎn)含含鐵98%的生鐵的質(zhì)量為2857t．
Ⅱ、（1）草酸（H₂C₂O₄）與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)物均為液體，且需要加熱，所以選擇發(fā)生裝置丁；
故填：�。�
（2）裝置C證明CO₂是否已經(jīng)除盡；濃硫酸具有吸水性，常用來干燥氣體；
故填：檢驗(yàn)二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收；吸收水蒸氣．
（3）澄清的石灰水可以用來驗(yàn)證二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的方程式為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
故填：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（4）一氧化碳有毒，不能直接排放，因此缺少尾氣處理裝置；
故填：沒有處理尾氣．
（5）加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生，說明沒有鐵生成，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO③Fe₃O₄和FeO．
故填：FeO；Fe₃O₄和FeO．
（6）設(shè)反應(yīng)后黑色固體Fe_xO_y，
純凈的Fe₂O₃固體質(zhì)量為：33.00g-28.20g=4.80g，其中鐵元素的質(zhì)量為4.80g×

112

160

×100%=3.36g，
氧元素的質(zhì)量為4.80g-3.36g=1.44g；
反應(yīng)后損失的氧元素的質(zhì)量為33.00g-32.84g=0.16g，
則鐵元素和氧元素質(zhì)量比為：56x：16y=3.36g：（1.44g-0.16g），
解得x：y=3：4，
故反應(yīng)后黑色固體是Fe₃O₄．
故填：Fe₃O₄．

點(diǎn)評(píng)：此題是對煉鐵知識(shí)的考查，解決的關(guān)鍵是知道煉鐵的原理、原料及過程，題目綜合性較強(qiáng)．