Question

（17分）鋼鐵是重要的金屬材料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中應(yīng)用非常廣泛。

Ⅰ．鐵的冶煉

工業(yè)煉鐵的原理是高溫下用CO作還原劑，將鐵從氧化物中還原出來。請(qǐng)回答下列問題：

（1）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能 ；

（2）某鋼鐵廠每天消耗5000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，該廠理論上可日產(chǎn)含鐵98%的

生鐵的質(zhì)量是多少？

Ⅱ．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理

某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物。

通過查閱資料知道：

①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)方程式為：H2C2O4 CO↑+ CO2↑+ H2O。

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，反應(yīng)方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

③常溫下，Ca(OH)2微溶于水；

于是他設(shè)計(jì)了下圖的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合裝置回答下列問題：

（1）圖A是用固體草酸和濃硫酸制取CO的反應(yīng)裝置，你認(rèn)為應(yīng)選擇下圖中的 （填裝置編號(hào)）；

（2）圖中裝置C、D的作用分別是 、 ；

（3）為了證明產(chǎn)物中有二氧化碳，裝置F中的試劑應(yīng)該是少量的澄清石灰水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；

（4）該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷，你認(rèn)為是 。

（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe2O3固體按上圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)E中固體全部變黑

后，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻。將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)

固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生。

查閱資料：a. 鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解。

b. Fe2O3與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下：

根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；② ③ 。

（6）定量分析 用電子天平稱量得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

	玻璃管質(zhì)量]	玻璃管及其中固體的質(zhì)量	裝置F及其中物質(zhì)的總質(zhì)量
反應(yīng)前	28.20 g	33.00 g]	300.0 g
反應(yīng)后	32.84 g	300.4 g

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，請(qǐng)選擇有效的數(shù)據(jù)，推斷出反應(yīng)后黑色固體的成分。（寫出計(jì)算過程） 。

Answer 1

Ⅰ．（1）提供熱源，維持爐溫 （2）【解析】
設(shè)理論上可日產(chǎn)含含鐵98%的生鐵的質(zhì)量為

Fe2O3 + 3CO 高溫 2Fe + 3CO2

160 112

5000t×80% 98%×x

=2857t

答：理論上可日產(chǎn)含含鐵98%的生鐵的質(zhì)量為2857t.

Ⅱ．（1）丁 （2）證明CO2已經(jīng)除盡 吸收水分（或干燥CO）（3）Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 ↓+ H2O

（4）缺少尾氣處理裝置 （5）FeO Fe3O4和FeO （6） Fe3O4

【解析】

試題分析：煉鐵的原理中需要高溫，而碳的燃燒可以提供必要的熱量，要注意含雜質(zhì)類型的計(jì)算方法，從二者反應(yīng)可以知道需要加熱，同時(shí)由于反應(yīng)物里有液體物質(zhì)，所以不能用Ａ，必須用丁，濃硫酸具有較強(qiáng)的吸水性，Ｄ的目的是利用來吸取水分，而Ｃ澄清的石灰水可以證明是否還有二氧化碳，該反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳，一氧化碳是一種有害氣體，不能讓它逸出到大氣中去污染空氣，所以必須要一個(gè)處理一氧化碳的裝置，加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生，說明沒有鐵生成，這樣就是Fe3O4和FeO的組合了，黑色粉末可能是：①Fe3O4；②FeO，③Fe3O4和FeO．純凈的Fe2O3固體質(zhì)量為：33.00g-28.20g=4.80g，其中鐵元素的質(zhì)量為4.80g×112／160×100%= 3.36g。氧元素的質(zhì)量為4.80g-3.36g=1.44g；反應(yīng)后損失的氧元素的質(zhì)量為33.00g-32.84g=0.16g，所以設(shè)反應(yīng)后黑色固體FexOy，則鐵元素：氧元素=56x：16y=3.36g：（1.44g-0.16g）；解得x：y=3：4

考點(diǎn)：煉鐵的原理及其含雜質(zhì)的計(jì)算和元素質(zhì)量的計(jì)算