Question

铁是应用最广泛的金属．
（1）如图是工业炼铁示意图．其中，焦炭的作用是燃烧提供能量和

 

；写出有铁生成的化学方程式为

 

（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁的化学原理，用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图．
①实验中玻璃管里固体粉末的颜色变化是

 

，澄清的石灰水中发生反应的化学方程式是

 

．
②该装置有何不妥？

 

．
（3）该化学兴趣小组的同学利用改正后的装置对一份由铁粉和氧化铁组成的混合物进行探究．他们取了7.2g固体样品放入硬质玻璃管通入足量的CO进行实验，高温灼烧至质量不再变化，称得玻璃管中固体质量为6g，请计算：
①该混合物中铁元素与氧元素的质量比．
②该混合物中铁粉的质量分数．（结果保留一位小数）

Answer 1

考点：铁的冶炼,一氧化碳还原氧化铁,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：金属与金属材料

分析：（1）根据焦炭的作用考虑，根据方程式的写法写出反应原理．
（2）①一氧化碳具有还原性，可与氧化铁反应生成黑色的铁和二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水．据此分析回答；
②根据尾气中含有一氧化碳，有毒能污染空气分析；
（3）①根据质量守恒定律分析计算混合物中铁元素与氧元素的质量比；
②根据化学式，由氧元素的质量求出氧化铁的质量，即可求出铁粉的质量，再求出混合物中铁粉的质量分数．

解答：解：（1）因为焦炭燃烧放出大量的热，给炼铁提供热量，同时碳燃烧生成二氧化碳，碳再与二氧化碳反应生成一氧化碳，所以制取一氧化碳，一氧化碳再作为炼铁的还原剂；一氧化碳和氧化铁反应产生铁和二氧化碳，反应的方程式为：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
故答案是：制取CO；3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
（2）氧化碳具有还原性，可与氧化铁反应生成黑色的铁和二氧化碳．所以，实验中玻璃管里固体粉末的颜色变化是红色粉末逐渐变黑；生成的二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，反应的方程式是：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
故答案是：红色粉末逐渐变黑；CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
②由于该反应的尾气中含有一氧化碳，有毒能污染空气．所以，该装置的缺陷是：没有进行尾气处理；
故答案是：没有尾气处理装置．
（3）①由质量守恒定律可知，玻璃管中固体减少的质量是氧化铁中氧元素的质量，即7.2g-6g=1.2g，剩余的固体是铁粉，质量为6g．所以，该混合物中铁元素与氧元素的质量比是：6g：1.2g=5：1．
②氧化铁的质量为：

1.2g

16×3 16×3+56×2 ×100%

=4g．
该混合物中铁粉的质量分数是：

7.2g-4g

7.2g

×100%=44.4%．
答：①该混合物中铁元素与氧元素的质量比是5：1．
②该混合物中铁粉的质量分数是44.4%．

点评：本题考查了一氧化碳还原氧化铁的反应原理、步骤、实验现象、尾气处理以及应用．要注意有毒气体不能随意排放，必须经过处理后变成无害物质再排放．