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，请写出炼铁反应的化学方程式：

 

．
（2）出铁口流出的铁水分类上属于

 

．（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：

H2SO4  .

△

H₂C₂O₄CO↑+CO₂↑+H₂O．

请回答下列问题：
（1）图2中，A 装置中乳胶管的作用是

 

．
（2）按图3实验时，应该先

 

．（填“通CO”或“点燃酒精灯”）检验混合气体中二氧化碳是否除尽
干燥一氧化碳
【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．

	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

 

．
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：

 

；丙：

 

．
【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

 

．
（2）列式计算，并由计算判断

 

猜想是正确的（填a、b、c）．
【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．
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

考点：铁的冶炼,常见气体的检验与除杂方法,纯净物和混合物的判别,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A区主要生成铁B区主要生成一氧化碳分析发生的反应，写出反应的方程式；根据炼铁的原理分析焦炭的作用；
（2）根据物质的分类标准来判断铁水所属物质的种类；
【设计实验】
（1）从压强方面考虑；（2）根据一氧化碳不纯，点燃有爆炸的危险分析；
【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】依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】依据二氧化碳和氢氧化钠溶液的反应且一氧化碳有毒需要进行尾气处理来判断．

解答：解：（1）由炼铁的原理可知，在A区发生的反应主要是：在高温条件下，一氧化碳将氧化铁还原为铁同时生成了二氧化碳，反应的方程式是：Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂；在B区中，发生的反应主要是碳燃烧生成了二氧化碳，二氧化碳在高温条件下，与碳反应生成了一氧化碳，反应的方程式是：C+O₂

点燃  .

CO₂，CO₂+C

高温  .

2CO；由炼铁的原理可知，焦炭作用是 提供热量、制取CO；
（2）而在炼铁的过程中不可避免的会引入一些杂质，所以冶炼出的铁水属于混合物；
【设计实验】（1）图2中，A 装置中乳胶管的作用是使其连接的两仪器内压强相当，便于浓硫酸流下
（2）一氧化碳不纯，点燃有爆炸的危险，所以在点燃前要先通入一氧化碳，
【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】生成的黑色固体粉末的质量为65.8g-60g=5.8g
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×

3×16

2×56+3×16

×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×

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；
【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；
故答案为故答案为：（1）Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂；C+O₂

点燃  .

CO₂，CO₂+C

高温  .

2CO；
（2）混合物
【设计实验】
（1）使其连接的两仪器内压强相当，便于浓硫酸流下．
（2）通CO
【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】5.8g；丙；
【反思与评价】A、B；

点评：本考点考查了铁的冶炼，是结合课本知识的信息．炼铁的原理是用还原剂一氧化碳把铁从它的氧化物中还原出来，因为一氧化碳有毒，因此要进行尾气处理．本题还考查了实验数据的处理，并对实验进行了评价，是中考考查的重点之一，本考点一般出现在实验题中．