Question

距今两千多年前，我国劳动人民已掌握了炼铁的技术．工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下利用焦炭与空气中的氧气反应生成一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来．在实验室里，根据炼铁的原理：利用一氧化碳与氧化铁的反应．采取下图所示装置进行实验．观察实验并回答问题．

（1）写出炼铁原理的化学方程式：______ 2Fe+3CO₂

Answer 1

【答案】分析：（1）一氧化碳还原氧化铁的反应原理为：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂，据此可推测出实验现象；
根据可燃性气体在点燃或加热前一定要验纯，如果气体不纯会发生爆炸的知识来作答；
（2）根据可燃性气体在点燃或加热前一定要验纯，如果气体不纯会发生爆炸的知识来作答；
（3）在参加化学反应时得到氧元素的物质具有还原性，我们所了解的在化学反应中得到氧元素的物质有：一氧化碳、氢气、碳；
（3）依据反应中的物质变化分析现象的产生；
（4）根据CO有毒，排放到空气中会污染空气分析解答；
（5）根据化学变化前后元素质量不变，由炼出铁元素质量与5000t含氧化铁80%的赤铁矿石中所含铁元素质量相等，计算生成生铁的质量．
解答：解：（1）炼铁的原理是一氧化碳还原氧化铁，其方程式是：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂
（2）可燃性气体在点燃或加热前一定要验纯，如果可燃性气体中混有空气（氧气）点燃时会发生爆炸，所以通一氧化碳排尽试管内的空气，防止试管里的空气与一氧化碳混合反应而发生爆炸（3）氧化铁是红色粉末铁是黑色粉末所以该处的现象即是红色粉末逐渐变黑；
（4）一氧化碳有毒不能直接排放到空气中，采用燃烧的方法可以使其转化成二氧化碳；
（5）氧化铁的相对分子质量是：56×2+16×3=160；
氧化铁Fe₂O₃中铁元素的质量分数=×100%=70%
5000t含氧化铁80%的赤铁矿石中，氧化铁的质量=5000t×80%=4000t
理论上可以炼出铁的质量=4000t×70%=2800t
故答案为：（1）3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂（2）通一氧化碳气体排尽试管内的空气，防止试管里的空气与一氧化碳混合反应而发生爆炸（3）红色粉末逐渐变黑（4）防止有毒的一氧化碳气体污染环境   （5）160； 4000t；2800．
点评：本题主要考查一氧化碳与氧化铁反应实验装置、实验现象、一氧化碳的化学性质和污染，属基础性知识考查题．