Question

【題目】鋼鐵工業是國家工業的基礎。目前，我國鋼鐵產量居世界第一，為國民經濟的發展奠定了堅實的基礎。

⑴鐵的廣泛應用

a.我國在西漢時期就有“曾青得鐵則化為銅”之說，用化學方程式表示其原理________。

b.某品牌的麥片中含微量鐵粉，食用后可在胃酸的作用下轉化為人體可吸收的鐵元素，反應的化學方程式為___________________________。

⑵工業上若采用的鐵礦石的主要成分為氧化鐵，則煉鐵的主要反應原理為_______________（用化學方程式表示），其所用的設備為_________，生鐵出口低于爐渣出口的原因是__________________。

⑶某興趣小組在實驗室中模擬煉鐵化學原理的實驗，對固體產物成分等進行探究。

【設計實驗】 用一氧化碳還原純凈的氧化鐵粉末，實驗裝置如圖。

【進行實驗】

該小組按上述實驗設計進行實驗，實驗時應先__________（填“通入一氧化碳”或“點燃酒精燈”），目的是：___________________。

測得下列數據：

①反應前玻璃管和內盛純凈氧化鐵粉末的總質量66.0g（玻璃管的質量為60.0g）；

②反應后玻璃管和內盛黑色固體的總質量65.8g（冷卻到室溫稱量）。

【分析與討論】 本實驗中，玻璃管內固體粉末由紅色全部變為黑色。小明同學認為該黑色固體全部是鐵，但小華同學提出了質疑，于是大家提出查閱資料。

【查閱資料】

①一氧化碳還原氧化鐵的固體產物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關。

②一氧化碳還原氧化鐵的實驗過程中固體產物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵。

③

物質	四氧化三鐵	氧化亞鐵	氧化鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	紅色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【實驗與猜想】

①該小組同學將反應后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發現黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中可能含有____________和____________。

②進行猜想：黑色固體粉末可能 a．全部為鐵 b．________ c．____________

【得出結論】 通過實驗中獲得的數據進行計算，得出黑色固體粉末為____________。

【反思與評價】

①一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，若要得到鐵可適當提高溫度和反應時間。

②實驗裝置圖中采用虛線框內的裝置，其作用有_____________和______________等。

Answer 1

【答案】 Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑ 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 高爐 生鐵密度大于爐渣的密度 通入一氧化碳 排盡空氣，防止爆炸 FeO 或 Fe3O4 Fe3O4或 FeO 【答題空10】全部為Fe3O4 或Fe 和 Fe3O4的混合物 Fe 和 Fe3O4的混合物或全部為Fe3O4 全部為Fe3O4 收集（處理）CO 檢驗CO2

【解析】⑴鐵的廣泛應用a. 西漢時期“曾青得鐵則化為銅”，用化學方程式表示其原理是Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu。b. 鐵粉在胃酸的作用下轉化為人體可吸收的鐵元素，反應的化學方程式為∶Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑。⑵工業上煉鐵的主要反應原理為3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2，其所用的設備為高爐，生鐵出口低于爐渣出口的原因是生鐵密度大于爐渣的密度。⑶【設計實驗】用一氧化碳還原純凈的氧化鐵粉末。【進行實驗】實驗時應先通入一氧化碳，再點燃酒精燈，目的是：排盡空氣，防止爆炸，一氧化碳具有可燃性，不純易爆炸。

【分析與討論】玻璃管內固體粉末由紅色全部變為黑色。【查閱資料】①②。【實驗與猜想】①反應后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發現黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中可能含有FeO 或 Fe3O4和Fe3O4或 FeO，這兩種物質均是黑色, 四氧化三鐵能被磁鐵吸附。②進行猜想：黑色固體粉末可能 a．全部為鐵；b.全部為Fe3O4或Fe 和Fe3O4的混合物c．Fe 和Fe3O4的混合物或全部為Fe3O4。【得出結論】CO+3Fe2O3 2Fe3O4+CO2，反應后質量差為66.0g－65.8g＝0.2g,氧化鐵粉末的質量為66.0g-60.0g＝6.0g,生成黑色固體質量為65.8g-60.0g＝5.8g,通過實驗中獲得的數據進行計算，得出黑色固體粉末為全部為Fe3O4。【反思與評價】②實驗裝置圖中采用虛線框內的裝置，其作用有收集（處理）CO和檢驗CO2，二氧化碳使石灰水變渾濁，一氧化碳不溶于水，與石灰水不反應。

點睛∶一氧化碳還原氧化鐵粉末，反應前先通入一氧化碳把試管中空氣排凈，然后再點燃酒精燈，以防一氧化碳不純而炸裂試管。