Question

14．如图是高炉炼铁时高炉内的化学变化过程，回答下列问题：
（1）若所用铁矿石的主要成分为氧化铁，写出A区和B区发生反应的化学方程式：A区3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，B区C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂、CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO．
（2）取少量炼出的生铁放入烧杯中，加入足量稀盐酸，观察到的现象是有气泡产生，溶液逐渐变为浅绿色，反应的化学方程式为Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
当反应停止后，可观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物质是C，请设计一个简单实验证明该物质的成分，简要写出主要操作和现象将黑色固体放在坩埚内加热至其燃烧，并在火焰上方罩一个杯壁沾有澄清石灰水的烧杯，杯壁出现白色斑点．
（3）用一氧化碳冶炼含杂质4%的生铁50t，需纯度为80%的赤铁矿石多少吨？
（用两种方法解题，假设冶炼过程中铁没有损失，且杂质中不含铁）

Answer 1

分析 根据高炉炼铁过程中的化学反应进行分析解答，生铁是铁和碳的混合物，铁能与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，碳能燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；根据化学式以及化学方程式计算赤铁矿石的质量即可．

解答 解：（1）据图可以看出，A区是一氧化碳和氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，B区是碳和氧气点燃生成二氧化碳，C区是二氧化碳和碳高温反应生成一氧化碳，故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂；CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO；
（2）铁能与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氯化亚铁的水溶液为浅绿色，碳不与盐酸反应，要证明是碳，可以将其燃烧，然后在火焰的上方罩一个附有石灰水的烧杯，故填：有气泡产生，溶液逐渐变为浅绿色；Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；C将黑色固体放在坩埚内加热至其燃烧，并在火焰上方罩一个杯壁沾有澄清石灰水的烧杯，杯壁出现白色斑点；
（3）设需要纯度为80%的赤铁矿石的质量为x
2Fe--Fe₂O₃
112       160
50t×96%  80%x
$\frac{112}{160}=\frac{50t×96%}{80%x}$
x=85.7 t
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                     112
80%x                   50t×96%
$\frac{160}{112}=\frac{80%x}{50t×96%}$
x=85.7t
答：需纯度为80%的赤铁矿石85.7t．

点评 本题考查的是高炉炼铁过程中化学方程式的书写以及根据化学方程式计算的知识，完成此题，可以依据已有的知识进行．