Question

【题目】钢铁工业是国家工业的基础．

（1）图1是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图，根据图示回答问题．若图1中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，请写出A区和B区所发生主要反应的化学方程式：A区_____；B区（焦炭的作用）_____、_____．

（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究．

[设计实验]用一氧化碳还原纯净的氧化铁 粉末，实验装置如图2．

[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65.8g（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]

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

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．

③四氧化三铁、铁粉都能被磁铁吸引，而氧化亚铁、氧化铁均不能被磁铁吸引．

[实验与猜想]

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_____和_____．

②进行猜想：黑色固体粉末可能

a．全部为铁 b．_____ c．_____．

[得出结论]

通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为（写名称）_____．

计算过程：

[反思与评价]

①一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．

②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有_____．

A 收集一氧化碳 B 吸收二氧化碳 C 检验二氧化碳．

Answer 1

【答案】 氧化铁 氧化亚铁 全部是四氧化三铁 铁与四氧化三铁的混合物 四氧化三铁 A、B

【解析】

（1）依据A区主要是生成铁的反应，所以方程式为：；而B区主要是产生一氧化碳共发生了两个反应，方程式为：，；

（2）[实验与猜想]

①依据表中信息可知不能被磁铁吸引的物质是氧化铁和氧化亚铁，固体全部能被吸引，说明固体中一定不含有这两者；

②由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引，所以黑色固体的成分可能是：全部是铁；全部是四氧化三铁；两者的混合物；

[得出结论]依据实验测得的数据可知氧化铁的质量是：66g﹣60g＝6g，这些氧化铁中含有的氧元素质量是：6g××100%＝1.8g，由于反应前后固体的质量差即为氧化铁失掉的氧的质量，所以可知反应前后失掉的氧的质量是：66g﹣65.8g＝0.2g，所以该固体不可能全是铁，固体中还有1.6g氧元素没有失掉，假设全是四氧化三铁则其含有的氧元素质量是：5.8g××100%＝1.6g，故全部是四氧化三铁，所以该固体粉末是四氧化三铁；

[反思与评价]因为二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应且无现象，一氧化碳不能与氢氧化钠反应；

A、由于一氧化碳不能与氢氧化钠反应，结合装置的特点可知该装置能收集一氧化碳，同时排出氢氧化钠溶液；

B、二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应，所以可以用来吸收二氧化碳；

C、由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应时没有明显的现象产生，所以不能用它来检验二氧化碳的存在；

故答案为：（1）A、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；B、C+O2CO2，CO2+C2CO；

（2）[实验与猜想]

①氧化铁；氧化亚铁；②全部是四氧化三铁；铁与四氧化三铁的混合物；

[得出结论]四氧化三铁；

[反思与评价]A、B；