题目内容
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______．某化学兴趣小组同学在学习炼铁的相关内容时，对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究．
【提出问题】单质碳也具有还原性，碳还原氧化铁的化学方程式为______．为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全．
【进行实验】实验步骤及注意事项如下：
①称取两份相同质量的氧化铁粉末．一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中；另一份放入下图装置B的玻璃管中．
②装置A和B两组实验同时开始进行．在装置B的反应中，实验开始前应先______（选填“通CO”或“加热”）； 实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是______．
【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由______时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），装置A的试管中仍有______．
【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因．
【交流与反思】经过查阅资料和讨论，该小组同学发现除了上述原因外，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，试写出其中的一个：______．
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生．为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2，将该气体通过下图的检验装置，正确的连接顺序是______（选填字母，装置可重复使用）．经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO2，因此装置A的不足之处是______．
【拓展延伸】乙同学用下图测定铁的相对原子质量，主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）：
①连接装置并检查装置气密性；
②加入药品和水；
③记录c中液面刻度（c为带有刻度的玻璃管）；
④由a向b中滴加稀硫酸至过量；
⑤待b中不再有气体产生并恢复至室温后，记录c中液面刻度，计算得到气体的体积为V mL（经查，室温室压下该气体密度为ρ g/L）．
（1）检验该装置气密性的方法是______．
（2）为使测得的气体体积更精确，记录c中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应______．
（3）如果实验过程中，发现稀硫酸的量不足，应______（选填“中途加酸”或“重新实验”）．
（4）丙同学发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是______．
解：一氧化碳还原氧化铁的化学反应式是：3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2．
故答案为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
【提出问题】碳还原氧化铁的化学反应式是：3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑．
故答案为：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．
故答案为：通入CO；防止高温下铁又被进入的空气氧化；
【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．
故答案为：红色变为黑色；红色物质；
【交流与反思】实验完成后还要考虑分离出所要得到的铁，焦炭和铁都是固体，不易分离，也是不用碳还原氧化铁的原因．
故答案为：焦炭是固体，不容易和生成的铁分离（合理即可）
【完善实验】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：C→D→C→E→C；缺少尾气处理装置；
【拓展延伸】（1）注意检验该装置的气密性的方法：提高d管，静止片刻后，c、d液面仍存在高度差，则气密性良好．
故答案为：提高d管，静止片刻后，c、d液面仍存在高度差，则气密性良好；
（2）除使视线与凹液面的最低处相平外，还应d处观察上升的是否与c中下降的一致．
故答案为：使d、c中的液面相平；
（3）中途添加酸时，会造成气体逸散，影响气体体积的精确测量，所以要重新实验．
故答案为：重新实验；
（4）已知气体的体积，根据密度，可以求出气体的质量，但不知道装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量），无法计算．实验中由于数据缺乏而无法计算，该步骤是：装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量）．
故答案为：测量装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量）．
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；
【拓展延伸】（1）认真分析其原理，利用大气压强的知识来解释检验装置气密性的方法；
（2）为使测得的气体体积更精确，记录c中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应d处观察上升的是否与c中下降的一致；以尽量减少误差；
（3）如果实验过程中，发现稀硫酸的量不足，应中途加酸还是重新实验：中途添加酸时，会造成气体逸散，影响气体体积的精确测量
（4）已知气体的体积，根据密度，可以求出气体的质量；但不知道剩余固体质量或铁粉的质量，无法计算．所以实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是：测量装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量）．
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．
2Fe+3CO2．故答案为：3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2；【提出问题】碳还原氧化铁的化学反应式是：3C+2Fe2O3
4Fe+3CO2↑．故答案为：3C+2Fe2O3
4Fe+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．
故答案为：通入CO；防止高温下铁又被进入的空气氧化；
【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．
故答案为：红色变为黑色；红色物质；
【交流与反思】实验完成后还要考虑分离出所要得到的铁，焦炭和铁都是固体，不易分离，也是不用碳还原氧化铁的原因．
故答案为：焦炭是固体，不容易和生成的铁分离（合理即可）
【完善实验】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：C→D→C→E→C；缺少尾气处理装置；
【拓展延伸】（1）注意检验该装置的气密性的方法：提高d管，静止片刻后，c、d液面仍存在高度差，则气密性良好．
故答案为：提高d管，静止片刻后，c、d液面仍存在高度差，则气密性良好；
（2）除使视线与凹液面的最低处相平外，还应d处观察上升的是否与c中下降的一致．
故答案为：使d、c中的液面相平；
（3）中途添加酸时，会造成气体逸散，影响气体体积的精确测量，所以要重新实验．
故答案为：重新实验；
（4）已知气体的体积，根据密度，可以求出气体的质量，但不知道装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量），无法计算．实验中由于数据缺乏而无法计算，该步骤是：装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量）．
故答案为：测量装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量）．
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；
【拓展延伸】（1）认真分析其原理，利用大气压强的知识来解释检验装置气密性的方法；
（2）为使测得的气体体积更精确，记录c中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应d处观察上升的是否与c中下降的一致；以尽量减少误差；
（3）如果实验过程中，发现稀硫酸的量不足，应中途加酸还是重新实验：中途添加酸时，会造成气体逸散，影响气体体积的精确测量
（4）已知气体的体积，根据密度，可以求出气体的质量；但不知道剩余固体质量或铁粉的质量，无法计算．所以实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是：测量装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量）．
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．
练习册系列答案
手拉手全优练考卷系列答案
相关题目
