摘要:焦炭还原氧化铁:3C+ 2Fe2O3 高温 4Fe + 3CO2↑ 其他

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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
3CO+Fe2O3
 高温 
.
 
2Fe+3CO2
3CO+Fe2O3
 高温 
.
 
2Fe+3CO2
.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
3C+2Fe2O3
 高温 
.
 
4Fe+3CO2
3C+2Fe2O3
 高温 
.
 
4Fe+3CO2
.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
通CO
通CO
(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
防止高温下铁又被进入的空气氧化
防止高温下铁又被进入的空气氧化


[实验现象]当装置B的玻璃管中固体完全由
红色变为黑色
红色变为黑色
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
仍有红色物质
仍有红色物质

[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:
焦炭是固体,不容易和生成的铁分离
焦炭是固体,不容易和生成的铁分离

[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
C→D→C→E→C
C→D→C→E→C
(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
缺少尾气处理装置
缺少尾气处理装置
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