Question

某化學實驗小組模擬高爐煉鐵的化學反應原理進行了實驗，其裝置如下圖所示，請回答下列問題：

（1）A處的實驗現象是     ；B處實驗現象為      ；C處酒精燈的作用是    。
（2）按此原理煉鐵，如生產20 t含雜質5 %的生鐵，理論上需要含70 %的Fe₂O₃的赤鐵礦     t。（保留一位小數）

Answer 1

（1）紅色變為黑色；澄清變渾濁；燃燒未反應的一氧化碳，防止CO擴散到空氣中
（2）38.8

試題分析：（1）由于通入的CO具有還原性，在高溫下能夠把紅色的氧化鐵還原為黑色的鐵，同時生成二氧化碳氣體，故可見玻璃管A中的現象是紅色固體變為黑色，而B處的澄清石灰水會變渾濁；由于反應中會有未反應的一氧化碳從C處逸出，故要在C處放置一盞燃燒的酒精燈，可以將未反應的一氧化碳燃燒掉，從而防止CO擴散到空氣中。
（2）可先根據生鐵的質量和雜質的含量5%，求出生成的純鐵的質量=20t×（1-5%）=19t；再利用化學方程式中鐵與氧化鐵的質量比，可求出氧化鐵的質量，最后除以赤鐵礦中氧化鐵的質量分數，即可求出赤鐵礦的質量。
設需要氧化鐵的質量為x
3CO+Fe₂O₃3CO₂+2Fe
160           112
X             19t
160：112= X：19
解得，x=27.14t
則赤鐵礦的質量=27.14t÷70%=38.8t
答：理論上需要含70 %的Fe₂O₃的赤鐵礦38.8t。
點評：熟記一氧化碳還原氧化鐵的實驗現象和操作注意事項，是解答第（1）問的關鍵；至于含雜質物質的化學反應的有關計算，要注意代入化學方程式計算的物質質量應為參加反應的物質質量。