Question

（2014届南京市秦淮区第一学期期末试题）（10分）铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应，该化学方程式为                                      。
（1）某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76%的赤铁矿石，该厂理论上可以日产含铁98%的生铁的质量是多少？（请写出计算过程，结果精确到0.1t）
（2）某化学兴趣小组在实验室中模拟炼铁原理的实验，并对固体产物的成分进行探究。

[设计实验] 用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如右图，酒精灯b的作用是       。
[进行实验]该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g（玻璃管的质量为60.0g）。
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量m（冷却到室温称量）。
[分析与讨论]本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料。
[查阅资料]
①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。
②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。
③

物质         性质	四氧化三铁	氧化亚铁	氧化铁	铁粉
颜色	黑色	黑色	红色	黑色
能否被磁铁吸引	能	不能	不能	能

[进一步实验和得出结论]
①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和       。
②该小组同学将黑色固体粉末投入硫酸铜溶液中，一段时间后无紫红色固体析出，则该黑色固体粉末为       。其实，进行如上图所示实验后，若测得反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量m为       g，也能得出这个结论。
[反思与评价]一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间。上图所示实验装置中，应作的一处修改是                            。

Answer 1

3CO+Fe₂O₃高温2Fe+3CO₂     （1）2714.3t  （2）【设计实验】尾气处理，防止空气污染
[进一步实验和得出结论]①氧化亚铁    ②四氧化三铁      65.8g
[反思与评价]将酒精灯a换成酒精喷灯

试题分析：（1）设生铁质量为X
3CO＋Fe₂O₃高温2Fe＋3CO₂
160        112
5000t×76%    98%X
=
X＝2714.3t
（2）[进一步实验和得出结论]①根据表格提供信息，不能被磁铁吸引的除氧化铁外，还有氧化亚铁。②根据题意，该粉末不能置换出硫酸铜溶液中的铜，则该黑色粉末不是铁粉，从而该粉末只能是四氧化三铁。后半题实际是问：如果生成四氧化三铁，则反应后会有多少固体物质存在呢？为此，我们可以先列出反应方程式，并通过方程式求解，具体过程如下：
设生成四氧化三铁质量为X
CO＋3Fe₂O₃高温2Fe₃O₄＋CO2
3×160      2×232
(66－60)g       X
 =
X＝5.8g
反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量m为60g＋5.8g＝65.8g时，也能得出只生成四氧化三铁这一结论。
[反思与评价]根据题意，要提高反应温度，只有将酒精灯a换成酒精喷灯，当然也可以给酒精灯加上网罩，以使火焰集中，从而提高温度。不过这样的效果可能不如换用酒精喷灯好。