Question

2．鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)．
（1）如圖甲是煉鐵高爐及爐內(nèi)化學(xué)變化過(guò)程示意圖，根據(jù)圖示回答有關(guān)問(wèn)題．

若圖甲中采用的鐵礦石的主要成分為氧化鐵，請(qǐng)寫(xiě)出A區(qū)和B區(qū)所發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：
A區(qū)Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．B區(qū)C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂，CO₂+C$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO．
（2）某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬煉鐵化學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)，對(duì)固體產(chǎn)物成分等進(jìn)行探究．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】用一氧化碳還原純凈的氧化鐵粉末，實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】該小組按上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在一定溫度下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測(cè)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65.8g（冷卻到室溫稱(chēng)量）．
【分析與討論】本實(shí)驗(yàn)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(rèn)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(shí)間等因素有關(guān)．
②一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中同體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵．
③鐵及部分鐵的氧化物的相關(guān)物理性質(zhì)如表所示．

	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(shí)驗(yàn)與猜想】
①該小組同學(xué)將反應(yīng)后的黑色同體研磨后，再用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色同體粉末中不可能含有氧化鐵和氧化亞鐵．
②進(jìn)行猜想：黑色固體粉末可能
a．全部為鐵b．四氧化三鐵  c．四氧化三鐵和鐵
【得出結(jié)論】通過(guò)利用實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出黑色固體粉末為四氧化三鐵（填名稱(chēng)）．
【反思與評(píng)價(jià)】
①一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，若要得到鐵可適當(dāng)提高反應(yīng)溫度和延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間．
②實(shí)驗(yàn)裝置圖中采用虛線框內(nèi)的裝置，其作用有AB．
A．收集一氧化碳    B．吸收二氧化碳    C．檢驗(yàn)二氧化碳．

Answer 1

分析 （1）高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
碳燃燒生成二氧化碳，二氧化碳在高溫條件下和碳反應(yīng)生成一氧化碳；
（2）為了防止發(fā)生爆炸，加熱前應(yīng)該先通入一會(huì)兒一氧化碳，反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)該繼續(xù)通入一氧化碳直至玻璃管冷卻至室溫；
（3）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳；
氧化鐵中鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{112}{160}$×100%×100%=70%；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷相關(guān)方面的問(wèn)題；
鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣．

解答 解：（1）A區(qū)中，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
B區(qū)中，碳燃燒生成二氧化碳，二氧化碳和碳反應(yīng)生成一氧化碳，化學(xué)方程式分別為：C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂，CO₂+C$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO；
（2）【實(shí)驗(yàn)與猜想】
①該小組的同學(xué)將反應(yīng)后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和氧化亞鐵；
②黑色固體粉末可能是四氧化三鐵，或四氧化三鐵和鐵；
【得出結(jié)論】
假設(shè)產(chǎn)物是四氧化三鐵，生成四氧化三鐵質(zhì)量為z，
3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₃O₄+3CO₂，
 480            464
 6.0g            z
$\frac{480}{6g}$=$\frac{464}{z}$
z=5.8g，
與假設(shè)符合，因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出黑色固體粉末為四氧化三鐵；
【反思與評(píng)價(jià)】
②實(shí)驗(yàn)裝置圖（3）中采用虛線框內(nèi)的裝置，其作用有收集一氧化碳，吸收二氧化碳，故選：AB．
故答案為：（1）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO；
（2）【實(shí)驗(yàn)與猜想】①氧化亞鐵；
②為鐵和四氧化三鐵，全部為四氧化三鐵；
【得出結(jié)論】四氧化三鐵；
【反思與評(píng)價(jià)】②AB

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．