Question

【題目】某化學興趣小組同學探究鐵的冶煉相關問題，請按要求回答下列問題。

(一)如是工業煉鐵的主要裝置

(1)圖中設備的名稱是________ 。

(2)工業煉鐵在生產過程中需將鐵礦石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是_______ 。加入的焦炭作用__________和________，所得產品生鐵的含碳量為________。

(3)寫出以赤鐵礦為原料在高溫下制取鐵的化學方程式：________ 。

(二)下如圖為實驗室模擬工業煉鐵裝置圖：已知B裝置中的液體為過量的氫氧化鈉與氫氧化鈣混合液，氫氧化鈉吸收二氧化碳能力比氫氧化鈣強。如果實驗成功，請回答下列問題：

(4)圖中儀器①的名稱為_________。

(5)實驗過程中的現象：A中________ 、B中________ 。

(6)該實驗的操作步驟：________。(填序號)

a．點燃A處酒精燈 b．通入CO氣體 c．停止通入CO氣體 d．熄滅酒精燈

(7)興趣小組同學們采集了用熱分析儀記錄的CO與Fe2O3進行反應時的有關數據，并得到固體質量與反應溫度的關系曲線。已知原固體質量為48.0g，如圖所示：

①根據圖象分析，寫出B點時固體成分的化學式________。

②若A點生成物為一成分固定的化合物，請確定其化學式是 _______。

(8)若某同學實驗中，發現吸收的二氧化碳質量為0.55g。則儀器①中固體減輕的質量為________g。

(9)實驗裝置圖中采用虛線框內的裝置，其作用 ______(填序號字母)。

A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．檢驗二氧化碳

Answer 1

【答案】高爐 增大接觸面面積，加快反應速率 提高爐溫 提供CO 2%—4.3% Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 硬質玻璃管 紅色固體變為黑色 溶液變渾濁 badc Fe Fe3O4 0.2 ABC

【解析】

本題考查一氧化碳還原氧化鐵，常見的金屬冶煉，化學式的相關計算，質量守恒定律及其應用，化學方程式的書寫。

(1)由圖可知，設備是煉鐵高爐；

(2) 工業煉鐵在生產過程中需將鐵礦石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是增大與反應物的接觸面積，加快反應速率；

焦炭的作用：一、可以與氧氣反應放出熱量，提供熱量，二、可以將自身轉化為一氧化碳，提供還原劑CO；

生鐵的含碳量為2%-4.3%；

(3)赤鐵礦主要成份是Fe2O3，與還原劑一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，化學方程式為：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

(4)由圖可知，儀器①的名稱為：硬質玻璃管；

(5) A中現象是紅色氧化鐵粉末被還原為黑色粉末；

B中現象是澄清溶液變渾濁；

(6) 該實驗的操作步驟：先通一氧化碳將硬質玻璃管中空氣排盡，防止加熱時爆炸，再點燃A處酒精燈，實驗結束時，先熄滅酒精燈，繼續通一會一氧化碳在停止，防止還原出的鐵繼續被氧化，故此空填：badc；

(7) 由鐵的氧化物有：FeO、Fe304、Fe2O3，在一定的條件下，均能夠逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵，可知在800℃以上時，管內固體質量不再減少，說明只有Fe了；

48gFe2O3樣品中Fe的質量為：=33.6g，剩余黑色固體中氧元素的質量=46.4克-33.6克=12.8克，黑色固體中Fe、O原子的個數比為：=3:4，所以，固體B的化學式為：Fe3O4

(8) 儀器①中減少的是氧元素的質量，二氧化碳中氧元素的質量為：0.55g×=0.4g，二氧化碳中有一個氧原子來自金屬氧化物，所以儀器①中固體減輕的質量為0.2g；

(9) 氫氧化鈉、氫氧化鈣會與二氧化碳反應，一氧化碳有毒，需要處理，所以實驗裝置圖中采用虛線框內的裝置，其作用有：收集一氧化碳，吸收二氧化碳，檢驗二氧化碳，故選：ABC。