Question

9．现在的钢铁厂主要采用高炉炼铁，高炉炼铁基本流程图如下：
炼铁时将经过处理的铁矿石、焦炭和石灰石从炉顶装入，从高炉下部吹入1000℃～1300℃的热空气，炼铁时发生的主要反应为：C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂，C+CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO，
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．请回答下列问题：．
（1）铁矿石、焦炭和石灰石从炉顶装入而空气从高炉下部吹入是为了使反应物充分接触，提高原料利用率．
（2）焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950℃～1 050℃下制得的．现代炼铁在鼓入空气的同时会喷入煤粉，请分析原因减少焦炭用量，降低成本．
（3）石灰石主要用于除去铁矿石中的SiO₂和生成的SO₂等杂质，生成炉渣，请用化学方程式表示该过程CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑、CaO+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃、CaO+SO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSO₃．

Answer 1

分析 （1）铁矿石、焦炭和石灰石从炉顶装入而空气从高炉下部吹入，使反应物充分接触，提高原料利用率；
（2）现代炼铁在鼓入空气的同时会喷入煤粉，减少焦炭用量，降低成本；
（3）煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和二氧化硅反应生成硅酸钙，氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙．

解答 解：（1）高炉炼铁时原料的加入方法是：铁矿、焦炭、石灰石从炉顶投入，而高温的空气从炉底通入，这样原料和空气可以充分接触，提高原料利用率，
故答案为：使反应物充分接触，提高原料利用率；
（2）炼铁时要用到焦炭，它有两个作用．炼铁时需要高温，焦炭与氧气反应生成二氧化碳，同时放出大量热，可供给炼铁使用；炼铁时还需一氧化碳作还原剂，二氧化碳与过量焦炭反应可以生成一氧化碳．燃烧放热，维持炉温，焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950℃～1 050℃下制得的，现代炼铁在鼓入空气的同时会喷入煤粉，接触面积大，生成一氧化碳，用一氧化碳的热能供给反应温度，减少焦炭用量，降低成本，
故答案为：减少焦炭用量，降低成本；
（3）石灰石除去铁矿石中的SiO₂和生成的SO₂等杂质，首先是煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳，CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，生成的氧化钙分别与铁矿石中的SiO₂和生成的SO₂等杂质反应，CaO+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃、CaO+SO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSO₃，生成炉渣，
故答案为：CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑、CaO+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃、CaO+SO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSO₃．

点评 本题考查炼铁，掌握炼铁的原理是解答关键，题目难度不大．