Question

鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎．
（1）如圖1是教材中煉鐵高爐及爐內(nèi)化學變化過程示意圖，根據(jù)圖示回答下列問題．
若圖中采用的鐵礦石的主要成分為氧化鐵，請寫出煉鐵反應的化學方程式：

 

．
（2）出鐵口流出的鐵水分類上屬于

 

．（純凈物、混合物）
【設計實驗】
實驗室制備純凈的一氧化碳，用一氧化碳還原氧化鐵粉末的實驗如下圖2、圖3，圖2中A是實驗室用草酸（H₂C₂O₄）和濃硫酸加熱制取一氧化碳的氣體發(fā)生裝置，反應的化學方程式是：

H2SO4  .

△

H₂C₂O₄CO↑+CO₂↑+H₂O．

請回答下列問題：
（1）圖2中，A 裝置中乳膠管的作用是

 

．
（2）按圖3實驗時，應該先

 

．（填“通CO”或“點燃酒精燈”）檢驗混合氣體中二氧化碳是否除盡
干燥一氧化碳
【進行實驗】
該小組按上述實驗設計，在一定溫度下進行了實驗，測得下列數(shù)據(jù)：
①反應前玻璃管和內(nèi)盛氧化鐵粉末的總質(zhì)量66.0g（玻璃管的質(zhì)量為60.0g）
②反應后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質(zhì)量65.8g（冷卻到室溫稱量）
【分析與討論】
本實驗中，玻璃管內(nèi)固體粉末由紅色全部變?yōu)楹谏�．小明同學認為該黑色固體全部是鐵，但小華同學提出了質(zhì)疑，于是大家提出查閱資料．
【查閱資料】
①一氧化碳還原氧化鐵的固體產(chǎn)物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關．
②一氧化碳還原氧化鐵的實驗過程中固體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵．

	四氧化三鐵	氧化亞鐵	氧化鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	紅色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【實驗與猜想】①該小組同學將反應后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和

 

．
②進行猜想：黑色固體粉末可能是以下三種情況：
甲：全部為鐵；   乙：

 

；丙：

 

．
【得出結論】通過實驗中獲得的數(shù)據(jù)進行計算：
（1）生成的黑色固體粉末的質(zhì)量為

 

．
（2）列式計算，并由計算判斷

 

猜想是正確的（填a、b、c）．
【反思與評價】①一氧化碳還原氧化鐵實驗中，若要得到鐵可適當提高反應溫度和延長反應時間．
②實驗裝置圖中采用虛線框內(nèi)的裝置，其作用有

 

A．收集一氧化碳     B．吸收二氧化碳     C．檢驗二氧化碳．

Answer 1

考點：鐵的冶煉,常見氣體的檢驗與除雜方法,純凈物和混合物的判別,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）根據(jù)A區(qū)主要生成鐵B區(qū)主要生成一氧化碳分析發(fā)生的反應，寫出反應的方程式；根據(jù)煉鐵的原理分析焦炭的作用；
（2）根據(jù)物質(zhì)的分類標準來判斷鐵水所屬物質(zhì)的種類；
【設計實驗】
（1）從壓強方面考慮；（2）根據(jù)一氧化碳不純，點燃有爆炸的危險分析；
【實驗與猜想】
①依據(jù)表中信息找到不能被磁鐵吸引的物質(zhì)即可；
②由于鐵與四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，所以可對黑色固體進行猜測；
【得出結論】依據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)結合氧化鐵的化學式可求出氧化鐵中氧的質(zhì)量，再用反應前后物質(zhì)的質(zhì)量差與之比較判斷即可；
【反思與評價】依據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉溶液的反應且一氧化碳有毒需要進行尾氣處理來判斷．

解答：解：（1）由煉鐵的原理可知，在A區(qū)發(fā)生的反應主要是：在高溫條件下，一氧化碳將氧化鐵還原為鐵同時生成了二氧化碳，反應的方程式是：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；在B區(qū)中，發(fā)生的反應主要是碳燃燒生成了二氧化碳，二氧化碳在高溫條件下，與碳反應生成了一氧化碳，反應的方程式是：C+O₂

點燃  .

CO₂，CO₂+C

高溫  .

2CO；由煉鐵的原理可知，焦炭作用是 提供熱量、制取CO；
（2）而在煉鐵的過程中不可避免的會引入一些雜質(zhì)，所以冶煉出的鐵水屬于混合物；
【設計實驗】（1）圖2中，A 裝置中乳膠管的作用是使其連接的兩儀器內(nèi)壓強相當，便于濃硫酸流下
（2）一氧化碳不純，點燃有爆炸的危險，所以在點燃前要先通入一氧化碳，
【實驗與猜想】
①依據(jù)表中信息可知不能被磁鐵吸引的物質(zhì)是氧化鐵和氧化亞鐵，固體全部能被吸引，說明固體中一定不含有這兩者；
②由于鐵與四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，所以可對黑色固體的成分可能是：全部是鐵；全部是四氧化三鐵；兩者的混合物；
【得出結論】生成的黑色固體粉末的質(zhì)量為65.8g-60g=5.8g
依據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)可知氧化鐵的質(zhì)量是：66g-60g=6g，這些氧化鐵中含有的氧元素質(zhì)量是：6g×

3×16

2×56+3×16

×100%=1.8g，由于反應前后固體的質(zhì)量差即為氧化鐵失掉的氧的質(zhì)量，所以可知反應前后失掉的氧的質(zhì)量是：66g-65.8g=0.2g，所以該固體不可能全是鐵，固體中還有1.6g氧元素沒有失掉，假設全是四氧化三鐵則其含有的氧元素質(zhì)量是：5.8g×

4×16

3×56+4×16

×100%=1.6g，故全部是四氧化三鐵，所以該固體粉末是四氧化三鐵；
【反思與評價】因為二氧化碳和氫氧化鈉溶液能反應且無現(xiàn)象，一氧化碳不能與氫氧化鈉反應；
A、由于一氧化碳不能與氫氧化鈉反應，結合裝置的特點可知該裝置能收集一氧化碳，同時排出氫氧化鈉溶液；
B、二氧化碳和氫氧化鈉溶液能反應，所以可以用來吸收二氧化碳；
C、由于二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應時沒有明顯的現(xiàn)象產(chǎn)生，所以不能用它來檢驗二氧化碳的存在；
故答案為故答案為：（1）Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；C+O₂

點燃  .

CO₂，CO₂+C

高溫  .

2CO；
（2）混合物
【設計實驗】
（1）使其連接的兩儀器內(nèi)壓強相當，便于濃硫酸流下．
（2）通CO
【實驗與猜想】①氧化亞鐵；②全部是四氧化三鐵；鐵與四氧化三鐵的混合物；
【得出結論】5.8g；丙；
【反思與評價】A、B；

點評：本考點考查了鐵的冶煉，是結合課本知識的信息．煉鐵的原理是用還原劑一氧化碳把鐵從它的氧化物中還原出來，因為一氧化碳有毒，因此要進行尾氣處理．本題還考查了實驗數(shù)據(jù)的處理，并對實驗進行了評價，是中考考查的重點之一，本考點一般出現(xiàn)在實驗題中．