鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程,把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐,在高溫下,利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來.一氧化碳還原氧化鐵的化學方程式為
3CO+Fe2O3
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2
3CO+Fe2O3
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2
.某化學興趣小組同學在學習煉鐵的相關內(nèi)容時,對煉鐵時還原劑的選擇進行了如下探究.
[提出問題]單質(zhì)碳也具有還原性,碳還原氧化鐵的化學方程式為
3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2
3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2
.為什么工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石?
[猜想與假設]焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應不易完全.
[進行實驗]實驗步驟及注意事項如下:
①稱取兩份相同質(zhì)量的氧化鐵粉末.一份與足量的碳粉均勻混合放入下圖裝置A的試管中;另一份放入下圖裝置B的玻璃管中.
②裝置A和B兩組實驗同時開始進行.在裝置B的反應中,實驗開始前應先
通CO
通CO
(選填“通CO”或“加熱”); 實驗結(jié)束后應繼續(xù)通入CO直至冷卻至室溫,其原因是
防止高溫下鐵又被進入的空氣氧化
防止高溫下鐵又被進入的空氣氧化


[實驗現(xiàn)象]當裝置B的玻璃管中固體完全由
紅色變?yōu)楹谏?/div>
紅色變?yōu)楹谏?/div>時(選填“紅色變?yōu)楹谏被颉昂谏優(yōu)榧t色”),裝置A的試管中仍有
仍有紅色物質(zhì)
仍有紅色物質(zhì)

[解釋與結(jié)論]焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應確實不易完全,這可能是工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石的一個原因.
[交流與反思]經(jīng)過查閱資料和討論,該小組同學發(fā)現(xiàn)除了上述原因外,工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石還有一些其它原因,試寫出其中的一個:
焦炭是固體,不容易和生成的鐵分離
焦炭是固體,不容易和生成的鐵分離

[完善實驗]聯(lián)想到單質(zhì)碳的一些化學性質(zhì),甲同學認為在碳還原氧化鐵的反應中可能還會有CO產(chǎn)生.為了證明碳還原氧化鐵所得的氣體中含有CO和CO2,將該氣體通過下圖的檢驗裝置,正確的連接順序是
C→D→C→E→C
C→D→C→E→C
(選填字母,裝置可重復使用).經(jīng)過檢驗,證實碳還原氧化鐵所得的氣體中確實含有CO和CO2,因此裝置A的不足之處是
缺少尾氣處理裝置
缺少尾氣處理裝置
分析:熟記一氧化碳還原氧化鐵的化學反應式;
【提出問題】熟記碳還原氧化鐵的化學反應式;
【進行實驗】②根據(jù)可燃性氣體與空氣混合加熱時有爆炸的危險考慮;
【實驗現(xiàn)象】根據(jù)氧化鐵是紅色,鐵粉是黑色分析判斷現(xiàn)象;
【交流與反思】根據(jù)實驗完成后還要考慮分離出所要得到的物質(zhì)考慮;
【完善實驗】根據(jù)澄清石灰水可以檢驗二氧化碳、氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳、一氧化碳可以還原氧化銅并生成二氧化碳氣體考慮;
解答:解:一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應生成鐵和二氧化碳,反應的化學方程式為:3CO+Fe2O3
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2;
[提出問題]碳與氧化鐵在高溫的條件下反應生成鐵和二氧化碳,反應的化學方程式為:3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2↑;
[進行實驗]為防止一氧化碳與空氣混合加熱時,引起爆炸,在實驗前要先通入CO;防止高溫下鐵又被進入的空氣氧化,實驗結(jié)束后,應繼續(xù)通入CO直至冷卻至室溫.
[實驗現(xiàn)象]因氧化鐵是紅色,鐵粉是黑色,B中的氧化鐵被完全還原后,由紅色變成黑色.此時由于A中的氧化鐵還沒有被完全還原,仍有紅色物質(zhì);
[交流與反思]工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石還有一些其它原因,如焦炭是固體,不容易和生成的鐵分離;或焦炭中含有雜質(zhì),影響鐵的純度;或焦炭與氧氣反應生成一氧化碳的同時放出大量的熱,可提供一氧化碳還原鐵礦石所需的高溫,節(jié)約能源等;
[完善實驗]為了證明碳還原氧化鐵所得的氣體中含有CO和CO2,澄清石灰水可以檢驗二氧化碳、氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳、一氧化碳可以還原氧化銅并生成二氧化碳氣體,所以先用C檢驗二氧化碳的存在,為防止二氧化碳影響實驗的結(jié)論,再用D中的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳,再次連接C檢查二氧化碳是否被完全吸收;然后將氣體通過E,并再次連接C,如果氧化銅由黑色變成紅色,C中的澄清石灰水變渾濁,說明有一氧化碳氣體.因有一氧化碳存在,要進行尾氣處理,而圖中缺少此裝置.
故答案為:3CO+Fe2O3
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2;
[提出問題]3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2↑;
[進行實驗]通CO;防止高溫下鐵又被進入的空氣氧化;
[實驗現(xiàn)象]紅色變?yōu)楹谏;仍有紅色物質(zhì);
[交流與反思]焦炭是固體,不容易和生成的鐵分離(或焦炭中含有雜質(zhì),影響鐵的純度;或焦炭與氧氣反應生成一氧化碳的同時放出大量的熱,可提供一氧化碳還原鐵礦石所需的高溫,節(jié)約能源);
[完善實驗]C→D→C→E→C;缺少尾氣處理裝置;
點評:本題以實驗探究的形式考查化學反應式的書寫、實驗中的注意事項、以及不用碳還原氧化鐵的原因,還有相關的拓展實驗,可謂考查詳盡,即考查了知識,又培養(yǎng)了學生的細心、耐心分析解決問題的能力.
練習冊系列答案
相關習題

科目:初中化學 來源: 題型:

(1)石油在煉油廠精餾塔中分餾可得到汽油、煤油、柴油等產(chǎn)品,其中汽油是汽車的主要燃料.請回答:
①汽油是
 
(填“純凈物”或“混合物”);
②汽油充分燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳和水,由此可推斷汽油的組成元素一定含有
 
元素;
(2)鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程.把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐,在高溫下通入空氣進行一系列反應把鐵從鐵礦石里還原出來.
①赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)在高爐里反應生成單質(zhì)鐵的化學方程式是:
 

②用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石,理論上可以煉出含鐵96%的生鐵
 
t.

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科目:初中化學 來源: 題型:閱讀理解

鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程,把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐,在高溫下,利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來.一氧化碳還原氧化鐵的化學方程式為
 
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.為什么工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石?
【猜想與假設】焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應不易完全.
【進行實驗】實驗步驟及注意事項如下:
①稱取兩份相同質(zhì)量的氧化鐵粉末.一份與足量的碳粉均勻混合放入下圖裝置A的試管中;另一份放入下圖裝置B的玻璃管中.
②裝置A和B兩組實驗同時開始進行.在裝置B的反應中,實驗開始前應先
 
(選填“通CO”或“加熱”); 實驗結(jié)束后應繼續(xù)通入CO直至冷卻至室溫,其原因是
 


精英家教網(wǎng)
【實驗現(xiàn)象】當裝置B的玻璃管中固體完全由
 
時(選填“紅色變?yōu)楹谏被颉昂谏優(yōu)榧t色”),裝置A的試管中仍有
 

【解釋與結(jié)論】焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應確實不易完全,這可能是工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石的一個原因.
【交流與反思】經(jīng)過查閱資料和討論,該小組同學發(fā)現(xiàn)除了上述原因外,工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石還有一些其它原因,試寫出其中的一個:
 

【完善實驗】聯(lián)想到單質(zhì)碳的一些化學性質(zhì),甲同學認為在碳還原氧化鐵的反應中可能還會有CO產(chǎn)生.為了證明碳還原氧化鐵所得的氣體中含有CO和CO2,將該氣體通過下圖的檢驗裝置,正確的連接順序是
 
(選填字母,裝置可重復使用).經(jīng)過檢驗,證實碳還原氧化鐵所得的氣體中確實含有CO和CO2,因此裝置A的不足之處是
 
精英家教網(wǎng)
【拓展延伸】乙同學用下圖測定鐵的相對原子質(zhì)量,主要實驗步驟如下(必要的固定裝置已略去):
①連接裝置并檢查裝置氣密性;精英家教網(wǎng)
②加入藥品和水;
③記錄c中液面刻度(c為帶有刻度的玻璃管);
④由a向b中滴加稀硫酸至過量;
⑤待b中不再有氣體產(chǎn)生并恢復至室溫后,記錄c中液面刻度,計算得到氣體的體積為V mL(經(jīng)查,室溫室壓下該氣體密度為ρ g/L).
(1)檢驗該裝置氣密性的方法是
 

(2)為使測得的氣體體積更精確,記錄c中液面刻度時,除使視線與凹液面的最低處相平外,還應
 

(3)如果實驗過程中,發(fā)現(xiàn)稀硫酸的量不足,應
 
(選填“中途加酸”或“重新實驗”).
(4)丙同學發(fā)現(xiàn)實驗中由于缺少某一步驟導致數(shù)據(jù)缺乏而無法計算,該步驟是
 

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科目:初中化學 來源: 題型:

(1)石油在煉油廠精餾塔中分餾可得到汽油、煤油、柴油等產(chǎn)品,其中汽油是汽車的主要燃料.請回答:
①汽油是
 
 (填“純凈物”或“混合物”);
②汽油充分燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳和水,由此可推斷汽油的組成元素一定含有
 
 元素;
(2)鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程.把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐,在高溫下通入空氣進行一系列反應把鐵從鐵礦石里還原出來.
①赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)在高爐里反應生成單質(zhì)鐵的化學方程式是:
 
;
②用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石,理論上可以煉出含鐵96%的生鐵
 
t.

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科目:初中化學 來源: 題型:

早在春秋戰(zhàn)國時期,我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器.鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程.
(1)在實驗室里,可以利用圖A、B兩套裝置將氧化鐵還原成鐵:

①裝置A中,木炭和氧化鐵反應的化學方程式為
3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2
3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2
,該反應所屬基本反應類型為
置換
置換
反應;澄清石灰水中發(fā)生反應的化學方程式為
CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O
CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O

②裝置B中,應先
通一氧化碳
通一氧化碳
(選填“通一氧化碳”或“加熱氧化鐵”);裝置末端的酒精燈能將一氧化碳轉(zhuǎn)化為無毒的二氧化碳,一氧化碳有毒是因為
一氧化碳極易與血液中的血紅蛋白結(jié)合,從而使血紅蛋白不能再與氧氣結(jié)合
一氧化碳極易與血液中的血紅蛋白結(jié)合,從而使血紅蛋白不能再與氧氣結(jié)合

(2)圖C是教材中煉鐵高爐及爐內(nèi)化學變化過程示意圖:
①若采用的鐵礦石主要成分為氧化鐵,請寫出A區(qū)和B區(qū)所發(fā)生主要反應的化學方程式:
A區(qū):
3CO+Fe2O3
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2
3CO+Fe2O3
 高溫 
.
 
2Fe+3CO2

B區(qū):
C+O2
 點燃 
.
 
CO2 CO2+C
 高溫 
.
 
2CO
C+O2
 點燃 
.
 
CO2 CO2+C
 高溫 
.
 
2CO

②要煉出含鐵96%的生鐵3000t,至少需要含氧化鐵90%的赤鐵礦石的質(zhì)量是多少?

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