Question

【題目】某化學(xué)興趣小組同學(xué)探究鐵的冶煉相關(guān)問(wèn)題，請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題。

(一)如是工業(yè)煉鐵的主要裝置

(1)圖中設(shè)備的名稱(chēng)是________ 。

(2)工業(yè)煉鐵在生產(chǎn)過(guò)程中需將鐵礦石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是_______ 。加入的焦炭作用__________和________，所得產(chǎn)品生鐵的含碳量為________。

(3)寫(xiě)出以赤鐵礦為原料在高溫下制取鐵的化學(xué)方程式：________ 。

(二)下如圖為實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)煉鐵裝置圖：已知B裝置中的液體為過(guò)量的氫氧化鈉與氫氧化鈣混合液，氫氧化鈉吸收二氧化碳能力比氫氧化鈣強(qiáng)。如果實(shí)驗(yàn)成功，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(4)圖中儀器①的名稱(chēng)為_________。

(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象：A中________ 、B中________ 。

(6)該實(shí)驗(yàn)的操作步驟：________。(填序號(hào))

a．點(diǎn)燃A處酒精燈 b．通入CO氣體 c．停止通入CO氣體 d．熄滅酒精燈

(7)興趣小組同學(xué)們采集了用熱分析儀記錄的CO與Fe2O3進(jìn)行反應(yīng)時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)，并得到固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線(xiàn)。已知原固體質(zhì)量為48.0g，如圖所示：

①根據(jù)圖象分析，寫(xiě)出B點(diǎn)時(shí)固體成分的化學(xué)式________。

②若A點(diǎn)生成物為一成分固定的化合物，請(qǐng)確定其化學(xué)式是 _______。

(8)若某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)吸收的二氧化碳質(zhì)量為0.55g。則儀器①中固體減輕的質(zhì)量為________g。

(9)實(shí)驗(yàn)裝置圖中采用虛線(xiàn)框內(nèi)的裝置，其作用 ______(填序號(hào)字母)。

A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．檢驗(yàn)二氧化碳

Answer 1

【答案】高爐 增大接觸面面積，加快反應(yīng)速率 提高爐溫 提供CO 2%—4.3% Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 硬質(zhì)玻璃管 紅色固體變?yōu)楹谏?/span> 溶液變渾濁 badc Fe Fe3O4 0.2 ABC

【解析】

本題考查一氧化碳還原氧化鐵，常見(jiàn)的金屬冶煉，化學(xué)式的相關(guān)計(jì)算，質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用，化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)。

(1)由圖可知，設(shè)備是煉鐵高爐；

(2) 工業(yè)煉鐵在生產(chǎn)過(guò)程中需將鐵礦石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是增大與反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；

焦炭的作用：一、可以與氧氣反應(yīng)放出熱量，提供熱量，二、可以將自身轉(zhuǎn)化為一氧化碳，提供還原劑CO；

生鐵的含碳量為2%-4.3%；

(3)赤鐵礦主要成份是Fe2O3，與還原劑一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

(4)由圖可知，儀器①的名稱(chēng)為：硬質(zhì)玻璃管；

(5) A中現(xiàn)象是紅色氧化鐵粉末被還原為黑色粉末；

B中現(xiàn)象是澄清溶液變渾濁；

(6) 該實(shí)驗(yàn)的操作步驟：先通一氧化碳將硬質(zhì)玻璃管中空氣排盡，防止加熱時(shí)爆炸，再點(diǎn)燃A處酒精燈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先熄滅酒精燈，繼續(xù)通一會(huì)一氧化碳在停止，防止還原出的鐵繼續(xù)被氧化，故此空填：badc；

(7) 由鐵的氧化物有：FeO、Fe304、Fe2O3，在一定的條件下，均能夠逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵，可知在800℃以上時(shí)，管內(nèi)固體質(zhì)量不再減少，說(shuō)明只有Fe了；

48gFe2O3樣品中Fe的質(zhì)量為：=33.6g，剩余黑色固體中氧元素的質(zhì)量=46.4克-33.6克=12.8克，黑色固體中Fe、O原子的個(gè)數(shù)比為：=3:4，所以，固體B的化學(xué)式為：Fe3O4

(8) 儀器①中減少的是氧元素的質(zhì)量，二氧化碳中氧元素的質(zhì)量為：0.55g×=0.4g，二氧化碳中有一個(gè)氧原子來(lái)自金屬氧化物，所以?xún)x器①中固體減輕的質(zhì)量為0.2g；

(9) 氫氧化鈉、氫氧化鈣會(huì)與二氧化碳反應(yīng)，一氧化碳有毒，需要處理，所以實(shí)驗(yàn)裝置圖中采用虛線(xiàn)框內(nèi)的裝置，其作用有：收集一氧化碳，吸收二氧化碳，檢驗(yàn)二氧化碳，故選：ABC。