Question

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A区和B区所发生主要反应的化学方程式：

A区　Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂　．

B区　C+O₂CO₂，CO₂+C2CO　．

（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究．

【设计实验】

用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图2．

【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．

③

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

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　    　。

②进行猜想：黑色固体粉末可能

a．全部为铁     b．　    　      c．　   　

【得出结论】

通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为（写名称）　        　。

【反思与评价】

①一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间．

②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有　    　。

A．收集一氧化碳     B．吸收二氧化碳     C．检验二氧化碳．

 

Answer 1

【答案】

（1）A、Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；B、C+O₂CO₂，CO₂+C2CO；

（2）【实验与猜想】①氧化亚铁；②全部是四氧化三铁；铁与四氧化三铁的混合物；

【得出结论】铁与四氧化三铁的混合物；

【反思与评价】A、B；

【解析】（1）依据A区主要是生成铁的反应，所以方程式为：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；而B区主要是产生一氧化碳共发生了两个反应，方程式为：C+O₂CO₂，CO₂+C2CO；

（2）【实验与猜想】

①依据表中信息可知不能被磁铁吸引的物质是氧化铁和氧化亚铁，固体全部能被吸引，说明固体中一定不含有这两者；

②由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引，所以可对黑色固体的成分可能是：全部是铁；全部是四氧化三铁；两者的混合物；

【得出结论】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××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﹣65.2g=0.8g，所以该固体不可能全是铁，固体中还有1g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：5.2g××100%≈1.43g，故不可能全部是四氧化三铁，所以该固体粉末是铁与四氧化三铁的混合物；

【反思与评价】因为二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应且无现象，一氧化碳不能与氢氧化钠反应；

A、由于一氧化碳不能与氢氧化钠反应，结合装置的特点可知该装置能收集一氧化碳，同时排出氢氧化钠溶液； B、二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应，所以可以用来吸收二氧化碳； C、由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应时没有明显的现象产生，所以不能用它来检验二氧化碳的存在。