【題目】14分)鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)。

(1)工業(yè)上若采用的鐵礦石的主要成分為氧化鐵,則煉鐵的主要反應原理為 (用化學方程式表示),其所用的設(shè)備為 ,生鐵出口低于爐渣出口的原因是 。

2某興趣小組在實驗室中模擬煉鐵化學原理的實驗,對固體產(chǎn)物成分等進行探究。

【設(shè)計實驗】用一氧化碳還原純凈的氧化鐵粉末,實驗裝置如圖。

【進行實驗】該小組按上述實驗設(shè)計進行實驗,實驗時應先 (填通入一氧化碳點燃酒精燈),目的是:

測得下列數(shù)據(jù):

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60.0g);

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P∶魍瑢W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】

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(guān)。

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。

物質(zhì)

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

不能

不能

【實驗與猜想】

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

進行猜想:黑色固體粉末可能 a.全部為鐵 b. c.

【得出結(jié)論】 通過實驗中獲得的數(shù)據(jù)進行計算,得出黑色固體粉末為

【反思與評價】

一氧化碳還原氧化鐵的實驗中,若要得到鐵可適當提高溫度和 。

實驗裝置圖中采用虛線框內(nèi)的裝置,其作用有 等。

【答案】(1) ;高爐 ;生鐵密度大于爐渣的密度;(2) 【進行實驗】通入一氧化碳 ;排盡空氣,防止爆炸;【實驗與猜想】 ; 的混合物 ;【得出結(jié)論】全部為;【反思與評價】 反應時間; 收集(處理) 檢驗

解析

試題分析:(1)工業(yè)煉鐵是利用一氧化碳將鐵的氧化物還原得到鐵,故該反應是一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵和二氧化碳;工業(yè)煉鐵的設(shè)備是高爐;因為生鐵的密度比濾渣大,故出鐵口比較低;(2)【進行實驗】一氧化碳是種可燃性的氣體,在實驗室中用一氧化碳來還原氧化鐵時要先通入一氧化碳將裝置內(nèi)的空氣趕盡防止加熱時發(fā)生爆炸;【實驗與猜想】因為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氧化亞鐵和氧化鐵,則黑色固體可以是鐵、可能是四氧化三鐵、可能是鐵和四氧化三鐵的混合物;【得出結(jié)論】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:,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(shè)全是四氧化三鐵則其含有的氧元素質(zhì)量是:,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】從查閱資料中可知,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(guān),故一氧化碳還原氧化鐵的實驗中,若要得到鐵可適當提高溫度和延長時間;石灰水可以用來檢驗反應中有二氧化碳生成,而一氧化碳不能被石灰水吸收,則會將裝置內(nèi)的石灰水排出而收集一氧化碳;

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