摘要:铁的冶炼: 原理----高温下用一氧化碳还原铁矿石 工业设备----高炉 原料----铁矿石.焦炭.石灰石
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某兴趣小组在复习铁的冶炼时,在参考资料上发现以下一段文字:已知在不同的温度下,CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物(或铁单质)和CO2.他们不禁产生了疑问:课本上册124页的实验中,CO与Fe2O3反应生成的黑色物质真的是Fe粉吗?于是他们进行了以下探究.
[查阅资料]
资料一:Fe粉和Fe3O4粉末能被磁铁吸引而FeO(黑色)不能;
资料二:Fe3O4中铁元素有+2、+3两种化合价,其化学式可用FeO?Fe2O3 的形式表示;
[提出猜想]黑色物质可能是Fe3O4、FeO和Fe粉中的一种或几种.
[进行实验]兴趣小组收集了CO与Fe2O3反应生成的黑色物质进行了下列实验:
[实验结论]
(1)甲实验现象说明黑色物质中没有
(2)生成的黑色物质应为Fe3O4;
(3)写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式
[拓展探究]同学们对Fe3O4产生了兴趣,从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档Fe3O4粉的工艺流程简图.
[生产流程]

[查阅资料]
资料一:硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如表所示:
资料二:Fe(OH)2受氧气氧化反应原理为:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
资料三:获得Fe3O4的反应原理为:Fe(OH)2+2Fe(OH)3
Fe3O4+4H2O
[问题讨论]
(1)溶解时,用50℃至80℃的热水目的是
(2)写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式
(3)上述过程中,要控制“通一定量空气”的目的是
(4)要使四氧化三铁的产率最高,则上述流程中产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳质量比为
(5)副产品P是硫酸钠,由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→
a.过滤 b.加热浓缩 c.冷却结晶 d.晶体加热至完全失去结晶水
[组成确定]为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质,同学们又进行了下列实验探究.
[查阅资料]
资料一:难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水(反应中各种元素的化合价不变);
资料二:Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的,先生成Fe3O4,再生成FeO(黑色),最后生成Fe;
[提出猜想]Fe3O4中可能含有的杂质是Fe2O3和FeO中的一种或两种.
[实验设计]同学们称取了23.28g该Fe3O4样品进行了下列实验:

[实验分析]因探究思路不同,兴趣小组分成甲、乙两小组.
甲组:
(1)该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe3O4样品中的杂质.
B中的最佳试剂是
①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸 ④水
(2)上述实验过程中,CO气体除作为反应物外,能起到的作用是:
①实验开始时,排尽装置中的空气,防止
②停止加热后,继续通CO气体,防止
在本实验中,CO气体还能起到的作用是③
(3)尾气如何处理?
乙组:
利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线(如图)

(1)写出BC段发生反应的化学方程式:
(2)通过分析计算确定:该Fe3O4样品中含有的杂质是
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[查阅资料]
资料一:Fe粉和Fe3O4粉末能被磁铁吸引而FeO(黑色)不能;
资料二:Fe3O4中铁元素有+2、+3两种化合价,其化学式可用FeO?Fe2O3 的形式表示;
[提出猜想]黑色物质可能是Fe3O4、FeO和Fe粉中的一种或几种.
[进行实验]兴趣小组收集了CO与Fe2O3反应生成的黑色物质进行了下列实验:
| 实验方案 | 实验现象 | |
| 甲 | 取少量黑色物质用磁铁吸引 | 黑色物质全部被磁铁吸引 |
| 乙 | 取少量黑色物质加入30%热的盐酸中 | 无气泡、溶液颜色变成黄绿色 |
| 丙 | 取少量黑色物质加入硫酸铜溶液中 | 无任何现象 |
(1)甲实验现象说明黑色物质中没有
FeO
FeO
,乙、丙实验现象说明黑色物质中没有Fe
Fe
;(2)生成的黑色物质应为Fe3O4;
(3)写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
;[拓展探究]同学们对Fe3O4产生了兴趣,从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档Fe3O4粉的工艺流程简图.
[生产流程]
[查阅资料]
资料一:硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如表所示:
| 温度/℃ | 0 | 10 | 30 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
| 溶解度/g | 14.0 | 17.0 | 25.0 | 33.0 | 35.3 | 33.0 | 30.5 | 27.0 |
资料三:获得Fe3O4的反应原理为:Fe(OH)2+2Fe(OH)3
| ||
[问题讨论]
(1)溶解时,用50℃至80℃的热水目的是
在50℃~80℃时,硫酸亚铁的溶解度较大,有利于溶解的更多,提高产率
在50℃~80℃时,硫酸亚铁的溶解度较大,有利于溶解的更多,提高产率
.(2)写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4
.(3)上述过程中,要控制“通一定量空气”的目的是
控制Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的量
控制Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的量
.(4)要使四氧化三铁的产率最高,则上述流程中产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳质量比为
90:214
90:214
.(5)副产品P是硫酸钠,由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→
c
c
→a
a
→d.a.过滤 b.加热浓缩 c.冷却结晶 d.晶体加热至完全失去结晶水
[组成确定]为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质,同学们又进行了下列实验探究.
[查阅资料]
资料一:难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水(反应中各种元素的化合价不变);
资料二:Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的,先生成Fe3O4,再生成FeO(黑色),最后生成Fe;
[提出猜想]Fe3O4中可能含有的杂质是Fe2O3和FeO中的一种或两种.
[实验设计]同学们称取了23.28g该Fe3O4样品进行了下列实验:
[实验分析]因探究思路不同,兴趣小组分成甲、乙两小组.
甲组:
(1)该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe3O4样品中的杂质.
B中的最佳试剂是
②
②
(填序号)①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸 ④水
(2)上述实验过程中,CO气体除作为反应物外,能起到的作用是:
①实验开始时,排尽装置中的空气,防止
防止爆炸
防止爆炸
;②停止加热后,继续通CO气体,防止
防止生成物被氧化
防止生成物被氧化
,以及B中的溶液倒吸入A中;在本实验中,CO气体还能起到的作用是③
让二氧化碳全部进入B瓶中
让二氧化碳全部进入B瓶中
.(3)尾气如何处理?
点燃
点燃
.乙组:
利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线(如图)
(1)写出BC段发生反应的化学方程式:
Fe3O4+CO
3FeO+CO2
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Fe3O4+CO
3FeO+CO2
;
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(2)通过分析计算确定:该Fe3O4样品中含有的杂质是
Fe2O3
Fe2O3
.(不需要写过程)根据下列物质的用途,写出对应的一个化学反应方程式.
(1)实验室制氧气可以用少量二氧化锰加快反应速率:
(2)用红磷来探究空气中氧气的含量:
(3)冬天家里的地热用天然气作燃料:
(4)利用单质碳的还原性,可以用焦炭把铁从铁的氧化物里还原出来,冶炼铁:
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(1)实验室制氧气可以用少量二氧化锰加快反应速率:
2H2O2
2H2O+O2↑(合理均可)
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2H2O2
2H2O+O2↑(合理均可)
;
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(2)用红磷来探究空气中氧气的含量:
4P+5O2
2P2O5
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4P+5O2
2P2O5
;
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(3)冬天家里的地热用天然气作燃料:
CH4+2O2
CO2+2H2O
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CH4+2O2
CO2+2H2O
;
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(4)利用单质碳的还原性,可以用焦炭把铁从铁的氧化物里还原出来,冶炼铁:
3C+2Fe2O3
4Fe+3CO2↑
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3C+2Fe2O3
4Fe+3CO2↑
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写出以下反应的化学方程式
(1)实验室制取二氧化碳的反应原理:
(2)湿法炼铜:
(3)炭还原氧化铁冶炼铁:
(4)实验室用一种纯净物制氧:
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(1)实验室制取二氧化碳的反应原理:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
;(2)湿法炼铜:
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
;(3)炭还原氧化铁冶炼铁:
3C+2Fe2O3
4Fe+3CO2↑
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3C+2Fe2O3
4Fe+3CO2↑
;
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(4)实验室用一种纯净物制氧:
2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
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2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
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请用所学化学知识解释下列原理.
(1)铁矿石能冶炼成铁,说明碳和一氧化碳具有
(2)不能用铁制容器来配制波尔多液的化学反应原理
(3)已知氢氧化锂(LiOH)可溶于水,其化学性质与氢氧化钠相似.写出氢氧化锂(LiOH)与稀硫酸反应的化学方程式
(4)煤炉取暖时能发生多个化学反应,它们是(用化学方程式表示):①
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(1)铁矿石能冶炼成铁,说明碳和一氧化碳具有
还原
还原
性.(2)不能用铁制容器来配制波尔多液的化学反应原理
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
;(3)已知氢氧化锂(LiOH)可溶于水,其化学性质与氢氧化钠相似.写出氢氧化锂(LiOH)与稀硫酸反应的化学方程式
2LiOH+H2SO4═Li2SO4+2H2O
2LiOH+H2SO4═Li2SO4+2H2O
;(4)煤炉取暖时能发生多个化学反应,它们是(用化学方程式表示):①
C+O2
CO2
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C+O2
CO2
; ②
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CO2+C
2CO
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CO2+C
2CO
;③
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2CO+O2
2CO2
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2CO+O2
2CO2
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