题目内容
8．某化学兴趣小组同学探究铁的冶炼相关问题，请按要求回答下列问题．
（一）图1是工业炼铁的主要装置，图2是实验室模拟炼铁的装置
（1）图1设备的名称是高炉．
（2）工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是增大反应物接触面积，使反应更充分，加快反应速度．加入的焦炭作用除了可以生成一氧化碳外，还能制取一氧化碳．
（3）写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式：3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2．
（二）如图2为实验室模拟工业炼铁装置图：已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强．如果实验成功，请回答下列问题：
（1）图中仪器②的名称为集气瓶．
（2）实验过程中的现象：A中红色粉末逐渐变成黑色、B中澄清的石灰水变浑浊．
（3）该实验的操作步骤：badc．（填序号）
a．点燃A处酒精灯 b．通入CO气体 c．停止通入CO气体 d．熄灭酒精灯．
（4）兴趣小组同学们采集了用热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线．已知原固体质量为48.0g，如图3所示．
①根据图象分析，写出B点时固体成分的化学式Fe．
②若A点生成物为一成分固定的化合物，请确定其化学式是Fe3O4（写出计算过程）．写出氧化铁生成该物质的化学方程式为CO+3Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2．
（5）若某同学实验中，发现过量的混合液溶液增重0.55g．则仪器①中固体减轻的质量为0.2g．
（6）实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有ABC（填序号字母）．
A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．检验二氧化碳．
分析 （一）
（1）根据炼铁的主要设备是高炉进行分析；
（2）根据增大反应物的接触面积，可以加快反应速率，二氧化碳和碳高温会生成一氧化碳进行分析；
（3）根据一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳进行分析；
（二）
（1）根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用进行分析；
（2）根据一氧化碳和氧化铁在高温的条件下会生成铁和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和水进行分析；
（3）根据一氧化碳和空气的混合气点燃，可能发生爆炸，热的铁会重新氧化等知识进行分析；
（4）通过分析资料确定，800℃时氧化铁和一氧化碳进行反应的产物；
根据质量变化分析生成物，再写出化学方程式；
（5）根据混合溶液增加的质量是二氧化碳质量，仪器①中减少的是氧元素的质量进行分析；
（6）根据氢氧化钠、氢氧化钙会与二氧化碳反应，一氧化碳有毒，需要处理进行分析．
解答 解：（一）
（1）炼铁的主要设备是高炉；
（2）增大反应物的接触面积，可以加快反应速率，所以工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是：增大反应物接触面积，使反应更充分，加快反应速度，二氧化碳和碳高温会生成一氧化碳，所以加入的焦炭作用除了可以生成一氧化碳外，还能制取一氧化碳；
（3）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2；
（二）
（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，②是集气瓶；
（2）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下会生成铁和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和水，所以实验过程中的现象：A中红棕色固体变成黑色，B中澄清的石灰水变浑浊；
（3）一氧化碳和空气的混合气点燃，可能发生爆炸，热的铁会重新氧化，所以需要先通一氧化碳，将空气排尽，然后加热，实验结束，先撤酒精灯，在停止通一氧化碳，正确的顺序为：badc；
（4）由铁的氧化物有：FeO、Fe304、Fe2O3，在一定的条件下，均能够逐步失去其中的氧，最终被还原为铁，可知在800℃以上时，管内固体质量不再减少，说明只有铁了；
48gFe2O3样品中Fe的质量为：48 g×$\frac{2×56}{2×56+3×16}$=33.6g
剩余黑色固体中氧元素的质量=46.4克-33.6克=12.8克
黑色固体中Fe、O元素的个数比为：$\frac{33.6}{56}$：$\frac{12.8}{16}$=3：4
∴固体B的化学式为：Fe3O4
化学方程式：CO+3Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe3O4+CO2；
（5）混合溶液增加的质量是二氧化碳质量，仪器①中减少的是氧元素的质量
二氧化碳中氧元素的质量为：0.55g×$\frac{32}{44}$=0.4g，二氧化碳中有一个氧原子来自金属氧化物，所以仪器①中固体减轻的质量为0.2g；
（6）氢氧化钠、氢氧化钙会与二氧化碳反应，一氧化碳有毒，需要处理，所以实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有：收集一氧化碳，吸收二氧化碳，检验二氧化碳，故选：ABC．
故答案为：（一）
（1）高炉；
（2）增大反应物接触面积，使反应更充分，加快反应速度；制取一氧化碳；
（3）3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2；
（二）
（1）集气瓶；
（2）红棕色固体变成黑色，澄清的石灰水变浑浊；
（3）badc；
（4）①Fe；
②Fe3O4，CO+3Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe3O4+CO2；
（5）0.2；
（6）ABC．
点评 解答本题关键是要知道从题目中提取有用信息，熟悉化学方程式的书写步骤，锻炼了学生分析问题解决问题的能力．
阅读快车系列答案
| A． | ①③⑥ | B． | ②③⑤ | C． | ②③④⑤ | D． | ①③④⑥ |
| 熔点 | 沸点 | 热稳定性 | 与澄清石灰水反应 |
| 101°C～102°C | 150°C～160°C升华 | 100.1°C失去结晶水，175°C分解成CO2，CO，H2O | 与Ca（OH）2反应产生白色沉淀（CaC2O4） |
（1）加热分解草酸晶体最适宜的装置是c（填图1字母序号）．
（2）图2是验证热分解产物中含CO，CO2的装置
①仪器a和b的名称分别是烧杯和硬质玻璃管．
②证明存在CO2的现象是B中澄清的石灰水变浑浊，证明存在CO的现象D中黑色固体变成红色，D中反应的化学方程式是CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO2．
③装置A的作用是除去草酸蒸汽，防止对二氧化碳的检验产生干扰，气囊的作用是收集一氧化碳，防止污染空气．
（3）为测定样品中草酸晶体的质量分数，设计两种如下方案．
①称一定量样品用上图装置进行实验，测得装置D反应前后的质量差，由此计算出的实验结果比实际值偏低，排除仪器和操作的因素，其原因可能有：CO未完全反应、生成的铜又被氧化．
②称取8.75g草酸晶体样品配制50.00g溶液，取10.00g溶液加适量的稀硫酸，然后滴加25.00g3.16%KMnO4溶液，恰好反应完全．（已知：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O）则KMnO4溶液显紫红色，25.00g3.16%KMnO4溶液中KMnO4的质量0.79g．样品中草酸晶体的质量分数为90%．
[Mr（H2C2O4）=90，Mr（H2C2O4•2H2O）=126，Mr（KMnO4）=158]．
| A． | Ca | B． | Fe | C． | Zn | D． | I |
| A． | 干冰不是冰，是固体二氧化碳 | B． | 水银不是银，是金属汞 | ||
| C． | 纯碱不是碱，是食盐 | D． | 铅笔芯不是铅，是石墨 |
| A． | 滤出的不溶物一定是Cu | |
| B． | 滤出的不溶物一定是Fe | |
| C． | 滤出的不溶物中一定有Cu，可能有Fe | |
| D． | 滤液中一定有FeSO4，可能有CuSO4 |
| A． | 氮气可溶于水 | B． | 无色无味 | ||
| C． | 常温下不与氧气反应 | D． | 氮气不活泼 |