Question

【題目】鋼鐵是重要的金屬材料，在工農業生產和生活中應用非常廣泛。

I．鐵的應用

（1）下列鐵制品的利用與金屬導熱性有關的是________（填字母，下同）。

A．鐵鉗 B．鐵鍋 C．刀具

（2）“納米α-Fe粉”可用于食品保鮮，稱為“雙吸劑”，因為它能吸收空氣中的____和_____。

II．鐵的冶煉 請回答下列問題：

（1）寫出以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學方程式：______；

（2）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能_______。

Ⅲ．實驗探究煉鐵原理

某化學興趣小組在實驗室中模擬工業煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應后的產物。

（查閱資料）：

①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會產生一氧化碳，反應方程式為：

H2C2O4 CO2+CO+HO

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳， ③ 濃硫酸是一種常用的干燥劑。

于是他設計了下圖的實驗裝置，結合裝置回答下列問題：

（1）圖中裝置C作用是_______________；

（2）裝置E中澄清石灰水的作用是________________，該反應化學方程式為_____________；

（3）從實驗操作程序和實驗安全看,首先要檢查裝置的氣密性,實驗開始先加熱__________（填A或D）處。實驗結束應先停止加熱該處，這樣做的目的除了可防止生成的鐵被氧化，還可以起到的目的是___________。

（4）該裝置設計有一個明顯缺陷，你認為是_________。

（5）實驗時準確稱取一定質量純凈的Fe2O3固體按上圖進行實驗，當D中固體全部變黑后，停止加熱，繼續通入CO直到玻璃管冷卻。將得到的黑色固體加入到足量的稀鹽酸，發現固體全部溶解，但無氣泡產生。

（查閱資料）：a. 鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解，但無氣泡產生。

b. Fe2O3與CO反應的固體生成物可能情況如下：

根據“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；②__________ ；③Fe3O4 和Fe O 。

（6）定量分析 用電子天平稱量得部分數據如下：

	玻璃管質量	玻璃管及其中固體的質量	裝置E及其中物質的總質量
反應前	28.20 g	37.80g	300.0 g
反應后		37.48 g	300.8 g

根據上述數據，純凈的Fe2O3固體質量為_______ g，請選擇有效的數據，推斷出反應后黑色固體的成分 _____________， 根據推斷結果，寫出該實驗中玻璃管內發生的化學反應方程式：_____________。

Answer 1

【答案】B H2O O2 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 提供熱量/提供溫度/作為燃料 吸收H2O 檢驗CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O A處 防倒吸 未尾氣處理/污染環境 FeO 9.6g Fe3O4 CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2

【解析】

I．鐵的應用（1）分析所給三種金屬制品可以知道，鐵鍋是利用了金屬的導熱性；

（2）鐵吸收水與氧氣后會變成鐵銹，所以“雙吸劑”它能夠吸收空氣中的水分和氧氣；

II.鐵的冶煉（1）赤鐵礦的主要成分是氧化鐵，氧化鐵和一氧化碳反應能生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ；

（2）煉鐵時要用到焦炭，它有兩個作用．煉鐵時需要高溫，焦炭與氧氣反應生成二氧化碳，同時放出大量熱，可供給煉鐵使用；煉鐵時還需一氧化碳作還原劑，二氧化碳與過量焦炭反應可以生成一氧化碳；

Ⅲ.實驗探究煉鐵原理（1）裝置C證明CO2是否已經除盡；濃硫酸具有吸水性，常用來干燥氣體；

（2）澄清的石灰水可以用來驗證二氧化碳氣體；方程式為：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；

（3）一氧化碳有毒，不能直接排放．缺少尾氣處理裝置；

（4）加入足量的稀鹽酸，發現固體全部溶解，但無氣泡產生，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；

（6）純凈的Fe2O3固體質量為：37.80g -28.20g=9.60g，其中鐵元素的質量為9.60g× =6.72g，氧元素的質量為4.80g-3.36g=2.88g；反應后損失的氧元素的質量為37.80g -37.48 g =0.32g，所以設反應后黑色固體FexOy，則鐵元素：氧元素=56x：16y=6.72g：（2.88g-0.32g）；解得x：y=3：4，故反應后黑色固體是Fe3O4；Fe2O3與CO反應生成Fe3O4和CO，方程式為：CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2。