Question

7．高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要成分为Fe₂O₃）、焦炭、空气等，主要反应流程如图所示：
[焦炭]$\stackrel{反应（a）}{→}$[二氧化碳]$\stackrel{反应（b）}{→}$[一氧化碳]$\stackrel{反应（c）}{→}$[铁]
写出上述反应的化学方程式：
（1）反应（a）C+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂
（2）反应（b）CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO
（3）反应（c）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（4）用如图所示装置模拟反应（c），已知反应前赤铁矿的质量为10g，反应一段时间后固体质量变为8.4g，求参加反应的CO的质量为2.8g．
（5）尾气应怎样处理：点燃．

Answer 1

分析 高炉炼铁的高炉中发生一系列化学变化，首先焦炭与空气中的氧气生成二氧化碳，然后生成的二氧化碳继续与焦炭反应生成气体还原剂一氧化碳，接下来一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，从而冶炼得到生铁．
已知反应前赤铁矿的质量为10g，反应一段时间后，剩余固体的质量为8.4g，可结合反应的化学方程式利用差量法进行分析解答；
根据根据一氧化碳有毒和能燃烧的性质考虑尾气处理；

解答 解：（1）焦炭为单质碳，在高温条件下与空气中氧气反应生成二氧化碳；故答案为：C+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂；
（2）二氧化碳在高温条件下，与焦炭继续发生化合反应生成具有还原性的气体一氧化碳；故答案为：CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO；
（3）一氧化碳在高温条件下，与赤铁矿石中的氧化铁发生氧化还原反应，生成铁和二氧化碳；故答案为：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）解：参加反应的CO的质量为x，
固体减少的质量是10g-8.4g=1.6g
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂    差量    
84   160      112          48
x                 10g-8.4g=1.6g
则$\frac{84}{x}=\frac{48}{1.6g}$，解得x=2.8g
答：参加反应的CO的质量为2.8g．
（4）根据根据一氧化碳有毒和能燃烧的性质考虑尾气处理；所以点燃尾气生成二氧化碳，排到空气中；
故答案为：
（1）C+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂；（2）CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO；（3）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；（4）2.8．（5）点燃．

点评 高炉炼铁是利用焦炭先后与氧气、二氧化碳反应形成气体还原剂一氧化碳，然后利用一氧化碳还原氧化铁得到铁和二氧化碳．