Question

【题目】钢铁是重要的金属材料，在工农业生产和生活中应用非常广泛。

I．铁的应用

（1）下列铁制品的利用与金属导热性有关的是________（填字母，下同）。

A．铁钳 B．铁锅 C．刀具

（2）“纳米α-Fe粉”可用于食品保鲜，称为“双吸剂”，因为它能吸收空气中的____和_____。

II．铁的冶炼 请回答下列问题：

（1）写出以赤铁矿为原料，在高温下炼铁的化学方程式：______；

（2）高炉炼铁中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，还能_______。

Ⅲ．实验探究炼铁原理

某化学兴趣小组在实验室中模拟工业炼铁的原理，并探究CO与Fe2O3反应后的产物。

（查阅资料）：

①草酸（H2C2O4）固体与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，反应方程式为：

H2C2O4 CO2+CO+HO

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳， ③ 浓硫酸是一种常用的干燥剂。

于是他设计了下图的实验装置，结合装置回答下列问题：

（1）图中装置C作用是_______________；

（2）装置E中澄清石灰水的作用是________________，该反应化学方程式为_____________；

（3）从实验操作程序和实验安全看,首先要检查装置的气密性,实验开始先加热__________（填A或D）处。实验结束应先停止加热该处，这样做的目的除了可防止生成的铁被氧化，还可以起到的目的是___________。

（4）该装置设计有一个明显缺陷，你认为是_________。

（5）实验时准确称取一定质量纯净的Fe2O3固体按上图进行实验，当D中固体全部变黑后，停止加热，继续通入CO直到玻璃管冷却。将得到的黑色固体加入到足量的稀盐酸，发现固体全部溶解，但无气泡产生。

（查阅资料）：a. 铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解，但无气泡产生。

b. Fe2O3与CO反应的固体生成物可能情况如下：

根据“无气泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；②__________ ；③Fe3O4 和Fe O 。

（6）定量分析 用电子天平称量得部分数据如下：

	玻璃管质量	玻璃管及其中固体的质量	装置E及其中物质的总质量
反应前	28.20 g	37.80g	300.0 g
反应后		37.48 g	300.8 g

根据上述数据，纯净的Fe2O3固体质量为_______ g，请选择有效的数据，推断出反应后黑色固体的成分 _____________， 根据推断结果，写出该实验中玻璃管内发生的化学反应方程式：_____________。

Answer 1

【答案】B H2O O2 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 提供热量/提供温度/作为燃料 吸收H2O 检验CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O A处 防倒吸 未尾气处理/污染环境 FeO 9.6g Fe3O4 CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2

【解析】

I．铁的应用（1）分析所给三种金属制品可以知道，铁锅是利用了金属的导热性；

（2）铁吸收水与氧气后会变成铁锈，所以“双吸剂”它能够吸收空气中的水分和氧气；

II.铁的冶炼（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁和一氧化碳反应能生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ；

（2）炼铁时要用到焦炭，它有两个作用．炼铁时需要高温，焦炭与氧气反应生成二氧化碳，同时放出大量热，可供给炼铁使用；炼铁时还需一氧化碳作还原剂，二氧化碳与过量焦炭反应可以生成一氧化碳；

Ⅲ.实验探究炼铁原理（1）装置C证明CO2是否已经除尽；浓硫酸具有吸水性，常用来干燥气体；

（2）澄清的石灰水可以用来验证二氧化碳气体；方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；

（3）一氧化碳有毒，不能直接排放．缺少尾气处理装置；

（4）加入足量的稀盐酸，发现固体全部溶解，但无气泡产生，说明没有铁生成，这样就是Fe3O4和FeO的组合了，黑色粉末可能是：①Fe3O4；②FeO；③Fe3O4和FeO；

（6）纯净的Fe2O3固体质量为：37.80g -28.20g=9.60g，其中铁元素的质量为9.60g× =6.72g，氧元素的质量为4.80g-3.36g=2.88g；反应后损失的氧元素的质量为37.80g -37.48 g =0.32g，所以设反应后黑色固体FexOy，则铁元素：氧元素=56x：16y=6.72g：（2.88g-0.32g）；解得x：y=3：4，故反应后黑色固体是Fe3O4；Fe2O3与CO反应生成Fe3O4和CO，方程式为：CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2。