鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)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(yīng)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(xué)方程式為
.某化學(xué)興趣小組同學(xué)在學(xué)習(xí)煉鐵的相關(guān)內(nèi)容時(shí),對(duì)煉鐵時(shí)還原劑的選擇進(jìn)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(xué)方程式為
.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(shè)]焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應(yīng)不易完全.
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)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(shí)驗(yàn)同時(shí)開始進(jìn)行.在裝置B的反應(yīng)中,實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先
通CO
通CO
(選填“通CO”或“加熱”); 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)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(jìn)入的空氣氧化
防止高溫下鐵又被進(jìn)入的空氣氧化
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[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]當(dāng)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(shí)(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)
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[解釋與結(jié)論]焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應(yīng)確實(shí)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(gè)原因.
[交流與反思]經(jīng)過查閱資料和討論,該小組同學(xué)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(gè):
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
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[完善實(shí)驗(yàn)]聯(lián)想到單質(zhì)碳的一些化學(xué)性質(zhì),甲同學(xué)認(rèn)為在碳還原氧化鐵的反應(yīng)中可能還會(huì)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CO
2,將該氣體通過下圖的檢驗(yàn)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(fù)使用).經(jīng)過檢驗(yàn),證實(shí)碳還原氧化鐵所得的氣體中確實(shí)含有CO和CO
2,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
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