题目内容
【题目】（17分）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．铁的冶炼
工业炼铁的原理是高温下用CO作还原剂，将铁从氧化物中还原出来。请回答下列问题：
（1）高炉炼铁中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，还能 ；
（2）某钢铁厂每天消耗5000t含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含铁98%的生铁的质量是多少？
II．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。通过查阅资料知道：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 
CO↑+ CO2↑+ H2O。
②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，反应方程式为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
③常温下，Ca(OH)2微溶于水；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A是用固体草酸和浓硫酸制取CO的反应装置，你认为应选择下图中的 （填装置编号）；
（2）图中装置C、D的作用分别是 、 ；
（3）为了证明产物中有二氧化碳，装置F中的试剂应该是少量的澄清石灰水，该反应的化学方程式为 ；
（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E中固体全部变黑后，继续通入CO直到玻璃管冷却。将得到黑色的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。
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 ③ 。
（6）定量分析 用电子天平称量得部分数据如下：
玻璃管质 | 玻璃管及其中固体的质量 | 装置F及其中物质的总质量 | |
反应前 | 28.20 g | 33.00 g | 300.0 g |
反应后 | 32.84 g | 300.4 g |
根据上述数据，请选择有效的数据，推断出反应后黑色固体的成分。（写出计算过程）
【答案】I．（1）提供热源，维持炉温（2）2857t
II.（1）丁；（2）证明
是否已经除尽；吸收水分(或干燥）
（3）
；
（4）缺少尾气处理装置
（5）
；
和
（6）；
【解析】I．（1）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.
（2）设含铁98%生铁的质量为x，
5000t×80%×
= x×98% x=2857t
II．实验探究炼铁原理
（1）草酸（
）与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，反应物均为液体，且需要加热，所以选择发生装置丁；
（2）装置C证明是否已经除尽；浓硫酸具有吸水性，常用来干燥气体；
（3）澄清的石灰水可以用来验证二氧化碳气体；方程式为：；
（4）一氧化碳有毒，会污染空气，不能直接排放，因此缺少尾气处理装置；
（5）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，这样就是和的组合了，黑色粉末可能是：①；②；③和．
（6）纯净的
固体质量为：33.00g-28.20g=4.80g，其中铁元素的质量为4.80g×
=3.36g，氧元素的质量为4.80g-3.36g=1.44g；反应后减少的氧元素的质量为33.00g-32.84g=0.16g，所以设反应后黑色固体
，则铁元素：氧元素=56x:16y=3.36g：（1.44g-0.16g）；解得x:y=3:4，故反应后黑色固体是
试题分析：I．根据炼铁时需要高温，焦炭与氧气反应生成二氧化碳，同时放出大量热分析；根据铁矿石中含铁的质量与生铁中所含生铁的质量相等列成等式计算；II．(1)根据草酸与浓硫酸反应属于固-液加热型分析；(2)根据实验目的和试剂种类可知，石灰水检验二氧化碳是否存在，浓硫酸是常用的干燥剂；(3)根据反应原理书写方程式；(4)根据一氧化碳有毒，会污染空气，因此需要尾气处理分析；(5)因为加入足量的稀盐酸，发现固体全部溶解，且无气泡产生，说明固体中没有铁，根据固体为黑色分析；(6)根据玻璃管中反应前后固体的质量差得出失去氧元素的质量，计算纯氧化铁中含铁元素的质量，得出剩余固体中铁、氧元素的质量比进行分析.
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