Question

18．工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如图．

已知生铁的含量含碳量为2%-4.3%钢的含碳量为0.03%-2%．
（1）反应：①Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，②Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO．属于置换反应的是②，用于高炉炼铁的原理是①（填序号）
（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是增大反应物接触面积，加快反应速率．
（3）热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是N₂．炉渣中含有硅酸钙（CaSiO₃），其中硅元素的化合价是+4．
（4）炼钢炉中，通入纯氧的目的是使生铁中碳充分反应，降低碳的含量．将钢锭轧成钢板，体现了金属的延展性．
（5）钢铁制品可能会生锈，写出用稀硫酸除锈反应的化学方程式Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）置换反应是指由一种单质和一种化合物反应，生成另外一种单质和一种化合物的反应；根据工业炼铁的原理来分析解答；
（2）反应物接触面积越大，反应速率越快；
（3）根据氮气的化学性质稳定以及化合物中元素化合价的计算方法来分析；
（4）根据钢铁的冶炼过程结合物质的性质进行分析解答即可；
（5）铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水．

解答 解：（1）反应②中反应物和生成物都是一种单质和一种化合物，属于置换反应；高炉炼铁的原理是在高温的条件下，用一氧化碳做还原剂，将铁从其氧化物中还原出来；故填：②；①；
（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，粉碎的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率．故填：增大反应物接触面积，加快反应速率；
（3）氮气的化学性质稳定，热空气中的氮气没有参与反应，所以排放出的高炉气体中也含有氮气；钙元素显+1价，氧元素显-2价，设硅元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：（+2）+x+（-2）×3=0，则x=+4价；故填：N₂；+4；
（4）炼钢炉中通入氧气可以使生铁中的碳充分反应，降低含碳量，将钢锭轧成钢板，体现了金属的延展性；故填：使生铁中碳充分反应，降低碳的含量；延展；
（5）氧化铁和稀硫酸反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．故填：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．

点评 本题考查的是炼铁、炼钢的原理的知识，完成此题，可以依据已有的知识进行．