Question

铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来．一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为______ 2Fe+3CO₂

Answer 1

【答案】分析：熟记一氧化碳还原氧化铁的化学反应式；
【提出问题】熟记碳还原氧化铁的化学反应式；
【进行实验】②根据可燃性气体与空气混合加热时有爆炸的危险考虑；
【实验现象】根据氧化铁是红色，铁粉是黑色分析判断现象；
【交流与反思】根据实验完成后还要考虑分离出所要得到的物质考虑；
【完善实验】根据澄清石灰水可以检验二氧化碳、氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳、一氧化碳可以还原氧化铜并生成二氧化碳气体考虑；
解答：解：一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂；
[提出问题]碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：3C+2Fe₂O₃4Fe+3CO₂↑；
[进行实验]为防止一氧化碳与空气混合加热时，引起爆炸，在实验前要先通入CO；防止高温下铁又被进入的空气氧化，实验结束后，应继续通入CO直至冷却至室温．
[实验现象]因氧化铁是红色，铁粉是黑色，B中的氧化铁被完全还原后，由红色变成黑色．此时由于A中的氧化铁还没有被完全还原，仍有红色物质；
[交流与反思]工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因，如焦炭是固体，不容易和生成的铁分离；或焦炭中含有杂质，影响铁的纯度；或焦炭与氧气反应生成一氧化碳的同时放出大量的热，可提供一氧化碳还原铁矿石所需的高温，节约能源等；
[完善实验]为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO₂，澄清石灰水可以检验二氧化碳、氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳、一氧化碳可以还原氧化铜并生成二氧化碳气体，所以先用C检验二氧化碳的存在，为防止二氧化碳影响实验的结论，再用D中的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，再次连接C检查二氧化碳是否被完全吸收；然后将气体通过E，并再次连接C，如果氧化铜由黑色变成红色，C中的澄清石灰水变浑浊，说明有一氧化碳气体．因有一氧化碳存在，要进行尾气处理，而图中缺少此装置．
故答案为：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂；
[提出问题]3C+2Fe₂O₃4Fe+3CO₂↑；
[进行实验]通CO；防止高温下铁又被进入的空气氧化；
[实验现象]红色变为黑色；仍有红色物质；
[交流与反思]焦炭是固体，不容易和生成的铁分离（或焦炭中含有杂质，影响铁的纯度；或焦炭与氧气反应生成一氧化碳的同时放出大量的热，可提供一氧化碳还原铁矿石所需的高温，节约能源）；
[完善实验]C→D→C→E→C；缺少尾气处理装置；
点评：本题以实验探究的形式考查化学反应式的书写、实验中的注意事项、以及不用碳还原氧化铁的原因，还有相关的拓展实验，可谓考查详尽，即考查了知识，又培养了学生的细心、耐心分析解决问题的能力．