鐵礦石冶煉成鐵是一個復(fù)雜的過程。煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng),該化學(xué)方程式為 。
(1)某鋼鐵廠每天需消耗5000t含氧化鐵76%的赤鐵礦石,該廠理論上可以日產(chǎn)含鐵98%的生鐵的質(zhì)量是多少?
(請寫出計算過程,結(jié)果精確到0.1t)
(2)某化學(xué)興趣小組在實驗室中模擬煉鐵原理的實驗,并對固體產(chǎn)物的成分進行探究。
【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,酒精燈b的作用是 。
【進行實驗】該小組按上述實驗設(shè)計,在一定溫度下進行了實驗,測得下列數(shù)據(jù):
①反應(yīng)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(yīng)后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質(zhì)量m(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(xué)認為該黑色固體全部是鐵,但小華同學(xué)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(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素有關(guān)。
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。
③
物質(zhì) 性質(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 |
能 |
不能 |
不能 |
能 |
【進一步實驗和得出結(jié)論】
①該小組同學(xué)將反應(yīng)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該小組同學(xué)將黑色固體粉末投入硫酸銅溶液中,一段時間后無紫紅色固體析出,則該黑色固體粉末為 。其實,進行如上圖所示實驗后,若測得反應(yīng)后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質(zhì)量m為 g,也能得出這個結(jié)論。
【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反應(yīng)溫度和延長反應(yīng)時間。上圖所示實驗裝置中,應(yīng)作的一處修改是 。
3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2
(1)2714.3t
(2)【設(shè)計實驗】 尾氣處理,防止空氣污染
【進一步實驗和得出結(jié)論】①氧化亞鐵 ②四氧化三鐵 65.8g
【反思與評價】將酒精燈a換成酒精噴燈
【解析】
試題分析:
⑴設(shè)生鐵質(zhì)量為X
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
160 112
5000t×76% 98%X
X=2714.3t
⑵【進一步實驗和得出結(jié)論】①根據(jù)表格提供信息,不能被磁鐵吸引的除氧化鐵外,還有氧化亞鐵。②根據(jù)題意,該粉末不能置換出硫酸銅溶液中的銅,則該黑色粉末不是鐵粉,從而該粉末只能是四氧化三鐵。后半題實際是問:如果生成四氧化三鐵,則反應(yīng)后會有多少固體物質(zhì)存在呢?為此,我們可以先列出反應(yīng)方程式,并通過方程式求解,具體過程如下:
設(shè)生成四氧化三鐵質(zhì)量為X
CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2
3×160 2×232
(66-60)g X
X=5.8g
反應(yīng)后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質(zhì)量m為60g+5.8g=65.8g時,也能得出只生成四氧化三鐵這一結(jié)論。
【反思與評價】根據(jù)題意,要提高反應(yīng)溫度,只有將酒精燈a換成酒精噴燈,當然也可以給酒精燈加上網(wǎng)罩,以使火焰集中,從而提高溫度。不過這樣的效果可能不如換用酒精噴燈好。
考點:化學(xué)計算,化學(xué)實驗
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