Question

鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)．
（1）如圖1是教材中煉鐵高爐及爐內(nèi)化學(xué)變化過(guò)程示意圖，根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題．
若圖中采用的鐵礦石的主要成分為氧化鐵，請(qǐng)寫(xiě)出煉鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（2）出鐵口流出的鐵水分類上屬于

 

．（純凈物、混合物）
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
實(shí)驗(yàn)室制備純凈的一氧化碳，用一氧化碳還原氧化鐵粉末的實(shí)驗(yàn)如下圖2、圖3，圖2中A是實(shí)驗(yàn)室用草酸（H₂C₂O₄）和濃硫酸加熱制取一氧化碳的氣體發(fā)生裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

H2SO4  .

△

H₂C₂O₄CO↑+CO₂↑+H₂O．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）圖2中，A 裝置中乳膠管的作用是

 

．
（2）按圖3實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該先

 

．（填“通CO”或“點(diǎn)燃酒精燈”）檢驗(yàn)混合氣體中二氧化碳是否除盡
干燥一氧化碳
【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)程中固體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵．

	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進(jìn)行猜想：黑色固體粉末可能是以下三種情況：
甲：全部為鐵；   乙：

 

；丙：

 

．
【得出結(jié)論】通過(guò)實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算：
（1）生成的黑色固體粉末的質(zhì)量為

 

．
（2）列式計(jì)算，并由計(jì)算判斷

 

猜想是正確的（填a、b、c）．
【反思與評(píng)價(jià)】①一氧化碳還原氧化鐵實(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

 

A．收集一氧化碳     B．吸收二氧化碳     C．檢驗(yàn)二氧化碳．

Answer 1

考點(diǎn)：鐵的冶煉,常見(jiàn)氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,純凈物和混合物的判別,書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）根據(jù)A區(qū)主要生成鐵B區(qū)主要生成一氧化碳分析發(fā)生的反應(yīng)，寫(xiě)出反應(yīng)的方程式；根據(jù)煉鐵的原理分析焦炭的作用；
（2）根據(jù)物質(zhì)的分類標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷鐵水所屬物質(zhì)的種類；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
（1）從壓強(qiáng)方面考慮；（2）根據(jù)一氧化碳不純，點(diǎn)燃有爆炸的危險(xiǎn)分析；
【實(shí)驗(yàn)與猜想】
①依據(jù)表中信息找到不能被磁鐵吸引的物質(zhì)即可；
②由于鐵與四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，所以可對(duì)黑色固體進(jìn)行猜測(cè)；
【得出結(jié)論】依據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)合氧化鐵的化學(xué)式可求出氧化鐵中氧的質(zhì)量，再用反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量差與之比較判斷即可；
【反思與評(píng)價(jià)】依據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)且一氧化碳有毒需要進(jìn)行尾氣處理來(lái)判斷．

解答：解：（1）由煉鐵的原理可知，在A區(qū)發(fā)生的反應(yīng)主要是：在高溫條件下，一氧化碳將氧化鐵還原為鐵同時(shí)生成了二氧化碳，反應(yīng)的方程式是：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；在B區(qū)中，發(fā)生的反應(yīng)主要是碳燃燒生成了二氧化碳，二氧化碳在高溫條件下，與碳反應(yīng)生成了一氧化碳，反應(yīng)的方程式是：C+O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂，CO₂+C

高溫  .

2CO；由煉鐵的原理可知，焦炭作用是 提供熱量、制取CO；
（2）而在煉鐵的過(guò)程中不可避免的會(huì)引入一些雜質(zhì)，所以冶煉出的鐵水屬于混合物；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）圖2中，A 裝置中乳膠管的作用是使其連接的兩儀器內(nèi)壓強(qiáng)相當(dāng)，便于濃硫酸流下
（2）一氧化碳不純，點(diǎn)燃有爆炸的危險(xiǎn)，所以在點(diǎn)燃前要先通入一氧化碳，
【實(shí)驗(yàn)與猜想】
①依據(jù)表中信息可知不能被磁鐵吸引的物質(zhì)是氧化鐵和氧化亞鐵，固體全部能被吸引，說(shuō)明固體中一定不含有這兩者；
②由于鐵與四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，所以可對(duì)黑色固體的成分可能是：全部是鐵；全部是四氧化三鐵；兩者的混合物；
【得出結(jié)論】生成的黑色固體粉末的質(zhì)量為65.8g-60g=5.8g
依據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)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：6g×

3×16

2×56+3×16

×100%=1.8g，由于反應(yīng)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(yīng)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(méi)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：5.8g×

4×16

3×56+4×16

×100%=1.6g，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(píng)價(jià)】因?yàn)槎�氧化碳和氫氧化鈉溶液能反應(yīng)且無(wú)現(xiàn)象，一氧化碳不能與氫氧化鈉反應(yīng)；
A、由于一氧化碳不能與氫氧化鈉反應(yīng)，結(jié)合裝置的特點(diǎn)可知該裝置能收集一氧化碳，同時(shí)排出氫氧化鈉溶液；
B、二氧化碳和氫氧化鈉溶液能反應(yīng)，所以可以用來(lái)吸收二氧化碳；
C、由于二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)沒(méi)有明顯的現(xiàn)象產(chǎn)生，所以不能用它來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳的存在；
故答案為故答案為：（1）Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；C+O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂，CO₂+C

高溫  .

2CO；
（2）混合物
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
（1）使其連接的兩儀器內(nèi)壓強(qiáng)相當(dāng)，便于濃硫酸流下．
（2）通CO
【實(shí)驗(yàn)與猜想】①氧化亞鐵；②全部是四氧化三鐵；鐵與四氧化三鐵的混合物；
【得出結(jié)論】5.8g；丙；
【反思與評(píng)價(jià)】A、B；

點(diǎn)評(píng)：本考點(diǎn)考查了鐵的冶煉，是結(jié)合課本知識(shí)的信息．煉鐵的原理是用還原劑一氧化碳把鐵從它的氧化物中還原出來(lái)，因?yàn)橐谎趸�碳有毒，因此要進(jìn)行尾氣處理．本題還考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，是中考考查的重點(diǎn)之一，本考點(diǎn)一般出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．