Question

【題目】鐵在生產生活中應用十分廣泛．鐵的冶煉和利用已成為目前科學研究和技術領域中的重要課題．
（1）生活中使用的防寒熱帖利用了鐵生銹原理，其工作過程中實現了由化學能轉化為能．
（2）鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程，把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用焦炭和氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來，得到鐵合金．一氧化碳還原氧化鐵的化學方程式為 ．
（3）甲同學為探究鐵合金中鐵的質量分數，先后進行了四次實驗（雜質不與稀硫酸反應），實驗數據如下表：

	第一次	第二次	第三次	第四次
所取合金的質量∕g	10	10	20	30
所加稀硫酸的質量∕g	100	120	80	X
生成氫氣的質量∕g	0.3	0.3	0.3	Y

請回答：上表第四次實驗中合金力的鐵恰好與稀硫酸完全反應，則Y=g，該鐵合金中鐵的質量分數是多少（寫出計算過程）？
（4）乙同學提出單質碳也具有還原性，碳還原氧化鐵的化學方程式為 ， 為什么工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石？于是，他模擬工業(yè)煉鐵設計如下對比實驗（查閱資料獲知NaOH溶液可吸收CO2氣體）；
①取兩份相同質量的氧化鐵粉末．一份與足量的碳粉均勻混合放入下圖裝置A的硬質試管總；另一份放入下圖裝置B的硬質玻璃管中．
②裝置A和B兩組實驗同時開始進行．在裝置B的反應中，實驗開始前，先（選填“通CO”或“加熱”）；實驗結束后，繼續(xù)通入CO直至冷卻至室溫．

此時，發(fā)現裝置B的硬質玻璃管中固體完全由色變?yōu)?/span>色，裝置A的硬質試管中仍有紅色固體．因而他認為焦炭和鐵礦石都是固體，接觸面積小，不易完全反應時工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石的一個原因．
（5）丙同學經過查閱資料發(fā)現除了上述原因外，工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石還有一些其它原因，試寫出其中的一個 ．
（6）丁同學利用圖B裝置，取不同質量的鐵的氧化物進行實驗．所得實驗數據如下：

實驗序號	鐵的氧化物質量/g	生成鐵的質量/g
1	4.00	2.81
2	8.00	7.62
3	10.00	7.01
4	12.00	8.42
5	14.00	9.81
6	16.00	11.22
7	18.00	12.63
8	20.00	14.03

從上表可以看出進行第2次實驗時，所得數據十分不可靠，故舍去．請分析造成此種結果的原因主要可能是 ．

Answer 1

【答案】
（1）熱
（2）Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
（3）0.9；84%
（4）2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑；通CO；紅；黑
（5）生鐵和焦炭都是固體，不易分離
（6）反應時間太短
【解析】解：（1）生活中使用的防寒熱貼利用了鐵生銹原理，鐵生銹過程中實現了由化學能轉化為熱能，故填：熱．（2）一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 ． 故填：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；
·（3）根據表格提供的數據可以看出，10g合金與80g硫酸是恰好完全反應，故上表第四次實驗中合金里的鐵恰好與稀硫酸完全反應，則30g合金生成氫氣的質量為0.9g；
設鐵的質量為x
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56 2
x 0.9g

x=25.2g
該鐵合金中鐵的質量分數= =84%；
故填：0.9，84%；
·（4）碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑，故填：2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑；②裝置A和B兩組實驗同時開始進行．在裝置B的發(fā)應中，實驗開始前，先通CO，排盡裝置內的空氣，防止加熱時產生爆炸；
一氧化碳能與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，會觀察到裝置B的硬質玻璃管中固體完全由紅色變?yōu)楹谏�；故填：通CO，紅，黑；（5）工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石的原因還與焦炭的狀態(tài)有關，生鐵和焦炭都是固體，不易分離，故填：生鐵和焦炭都是固體，不易分離．
·（6）丁同學利用圖B裝置，取不同質量的鐵的氧化物進行實驗．所得實驗數據如下：

實驗序號	鐵的氧化物質量/g	生成鐵的質量/g
1	4.00	2.81
2	8.00	7.62
3	10.00	7.01
4	12.00	8.42
5	14.00	9.81
6	16.00	11.22
7	18.00	12.63
8	20.00	14.03

進行第2次實驗時，所得數據過大，十分不可靠．造成此種結果的原因主要可能是反應時間太短，氧化鐵沒有全部被還原，故填：反應時間太短．
【考點精析】本題主要考查了一氧化碳還原氧化鐵和鐵的冶煉的相關知識點，需要掌握原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來；鐵冶煉的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣；常見的鐵礦石有磁鐵礦（主要成分是Fe3O4 ）、赤鐵礦（主要成分是Fe2O3 ）才能正確解答此題．