钢铁工业是国家工业的基础．(1)如图1是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图.根据图示回答下列问题．若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁.请写出炼铁反应的化学方程式:Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2．(2)出铁口流出的铁水分类上属于混合物．[设计实验]实验室制备纯净� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

6．钢铁工业是国家工业的基础．
（1）如图1是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图，根据图示回答下列问题．
若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，请写出炼铁反应的化学方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）出铁口流出的铁水分类上属于混合物．（纯净物、混合物）
【设计实验】
实验室制备纯净的一氧化碳，用一氧化碳还原氧化铁粉末的实验如下图2、图3，图2中A是实验室用草酸（H₂C₂O₄）和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置，反应的化学方程式是：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO↑+CO₂↑+H₂O．

请回答下列问题：
（1）图2中，A 装置中乳胶管的作用是使上下压强相等，便于浓硫酸流下．
（2）按图3实验时，应该先通CO．（填“通CO”或“点燃酒精灯”）
【进行实验】
该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g（玻璃管的质量为60.0g）
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g（冷却到室温称量）
【分析与讨论】
本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色．小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料．
【查阅资料】
①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关．
②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁．

物质，性质	四氧化三铁	氧化亚铁	氧化铁	铁粉
颜色	黑色	黑色	红色	黑色
能否被磁铁吸引	能	不能	不能	能

【实验与猜想】①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和氧化亚铁．
②进行猜想：黑色固体粉末可能是以下三种情况：
甲：全部为铁；乙：全部为四氧化三铁；丙：铁和四氧化三铁的混合物．
【得出结论】通过实验中获得的数据进行计算：
（1）生成的黑色固体粉末的质量为5.8g．
（2）由计算判断乙猜想是正确的（填甲、乙、丙）．
【反思与评价】①一氧化碳还原氧化铁实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间．同时结束时应先熄灭酒精喷灯，再停止通入CO，防止铁被继续氧化．
②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有AC
A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．检验二氧化碳．

分析（1）根据氧化铁和一氧化碳在高温条件下反应能生成铁和二氧化碳进行分析；
（2）根据出铁口流出的铁水是由铁和碳组成的进行分析；
【设计实验】
（1）根据烧瓶内的压强进行分析；
（2）根据一氧化碳的性质结合实验的步骤进行分析；
【实验与猜想】】①依据表中信息找到不能被磁铁吸引的物质即可；
②由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引，所以可对黑色固体进行猜测；
【得出结论】（1）根据实验得出的数据进行分析；
（2）根据实验测得的数据结合氧化铁的化学式可求出氧化铁中氧的质量，再用反应前后物质的质量差与之比较判断即可；
【反思与评价】①根据实验结束时的正确操作进行分析；
②信息资料分析方法及二氧化碳和氢氧化钙溶液的反应且一氧化碳有毒需要进行尾气处理进行分析．

解答解：（1）氧化铁和一氧化碳在高温条件下反应能生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）出铁口流出的铁水是由铁和碳组成的，属于混合物；
【设计实验】
（1）反应发生后，烧瓶内的气体压强会使分液漏斗中的液体，难以进入烧瓶中，所以用乳胶管将分液漏斗和烧瓶连成一个容器，便于液体顺利滴下；
（2）因为一氧化碳具有可燃性，容易发生爆炸，因此要先通入一氧化碳，排尽空气，防止爆炸；
【实验与猜想】】①黑色固体粉末全部能被吸引，说明黑色粉末中含有铁，或含有四氧化三铁，或含有铁和四氧化三铁，不可能含有氧化亚铁和氧化铁；
②通过分析可知，黑色固体粉末可能是：全部是铁，或全部是四氧化三铁，或铁和四氧化三铁；
【得出结论】（1）生成的黑色固体粉末的质量为：65.8g-60g=5.8g；
（2）依据实验测得的数据可知氧化铁的质量是：66g-60g=6g，这些氧化铁中含有的氧元素质量是：6g×$\frac{3×16}{3×56+4×16}$×100%=1.8g，由于反应前后固体的质量差即为氧化铁失掉的氧的质量，所以可知反应前后失掉的氧的质量是：66g-65.8g=0.2g，所以该固体不可能全是铁，固体中还有1.6g氧元素没有失掉，假设全是四氧化三铁则其含有的氧元素质量是：5.8g×$\frac{4×16}{3×56+4×16}$×100%=1.6g，故全部是四氧化三铁，所以该固体粉末是四氧化三铁，猜想乙是正确的；
【反思与评价】①一氧化碳还原氧化铁实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间．同时结束时应先熄灭酒精灯，再停止通CO，防止铁被继续氧化；
②由于一氧化碳不能与氢氧化钙反应，结合装置的特点可知该装置能收集一氧化碳，同时排出氢氧化钙溶液；二氧化碳和氢氧化钙溶液能反应产生沉淀，所以可以用来检验二氧化碳，故选：AC．
故答案为：（1）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）混合物；
【设计实验】
（1）使上下压强相等，便于浓硫酸流下；
（2）通CO；
【实验与猜想】氧化亚铁；
乙：全部为四氧化三铁；丙：铁和四氧化三铁的混合物；
【得出结论】（1）5.8g；
（2）乙；
【反思与评价】①熄灭酒精喷灯，停止通入CO；
②AC．