Question

【題目】某化學興趣小組進行了實驗室模擬煉鐵。

【實驗步驟】

(1)組裝儀器，并_______________________________。

(2)裝入藥品后，先通入一氧化碳，待排盡裝置內空氣后，再點燃 _________________(填儀器①的名稱)。

(3)當______________________時，停止加熱。

(4)待玻璃管內物質冷卻后，___________________________。

【分析與討論】小王同學認為該黑色固體全部是鐵，但小李同學提出了質疑，于是大家提出查閱資料。

【查閱資料】①CO還原Fe2O3的固體產物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關；Fe2O3與CO反應的固體生成物與溫度的關系：

②相關物質的一些性質

物質性質	四氧化三鐵	氧化亞鐵	氧化鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	紅色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【實驗與猜想】

(1)于是該小組同學將反應后的黑色固體，用磁鐵吸引，發(fā)現黑色固體粉末能全部被吸引。因此可推斷黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和______________。

(2)為進一步確定黑色固體的成分，小組同學進行了定量測定。按實驗設計，測得下列數據：

①反應前玻璃管和內盛氧化鐵粉末的總質量64.80g(玻璃管的質量為60．0g)

②反應后玻璃管和內盛黑色固體的總質量63.68g(冷卻到室溫稱量)

通過實驗中獲得的數據進行計算，可得出黑色固體粉末的成分及質量分數為______________________。

【反思與評價】

(1)小組同學經過討論認為，一氧化碳還原氧化鐵時，若要得到較純的鐵，應該__________(填序號)。

①可適當提高反應溫度 ②適當延長加熱時間 ③固體要粉碎

(2)上述裝置有一明顯缺陷，請加以改正______________________________。

【實踐應用】

某鋼鐵公司用480萬噸含氧化鐵60%的赤鐵礦石煉鐵，請問能得到含雜質5%的生鐵_____________萬噸？(要有計算過程，結果保留一位小數)

Answer 1

【答案】 檢查裝置氣密性 酒精噴燈 紅棕色粉末變成黑色 停止通入一氧化碳 氧化亞鐵 四氧化三鐵(31.5%)和鐵(68.5%) ① ② ③ 在裝置后加一燃著的酒精燈 212.2萬噸

【解析】【實驗步驟】

（1）實驗之前應檢查裝置氣密性；

（2）儀器①是酒精噴燈；

（3）當紅棕色粉末變成黑色時，說明反應完成，停止加熱；

（4）防止生成的鐵被氧氣氧化，所以實驗完畢后繼續(xù)通入一氧化碳，待玻璃管內物質冷卻后，再停止通入一氧化碳；

【反思與評價】（1）黑色固體粉末全部能被吸引，說明黑色粉末中含有鐵，或含有四氧化三鐵，或含有鐵和四氧化三鐵，不可能含有氧化亞鐵和氧化鐵；

（2）依據實驗測得的數據可知氧化鐵的質量是：64.80g -60.0g=4.8g，這些氧化鐵中含有的氧元素質量是：4.8g××100%=1.44g，由于反應前后固體的質量差即為氧化鐵失去的氧的質量，所以可知反應前后失掉的氧的質量是：64.80g -63.68g =1.12g，所以該固體不可能全是鐵，固體中還有1.44g-1.12g=0.32g氧元素沒有失掉，所以設四氧化三鐵質量為x，其x××100%=0.32g，x=1.16g，所以該固體粉末中四氧化三鐵含量為； ×100%≈31.5%，含鐵的質量分數為1-31.5%=68.5%；

【反思與評價】（1）一氧化碳還原氧化鐵得到鐵時需要較高的溫度，若要得到較純的鐵，應該可適當提高反應溫度、適當延長加熱時間、固體要粉碎等；

（2）由于一氧化碳有毒，會污染空氣，所以在裝置后加一燃著的酒精燈，將一氧化碳燃燒掉；

【實踐應用】解：設能得到含雜質5%的生鐵質量為x

480萬噸×60%××100%=x×（1-5%）

x≈212.2萬噸。

答：能得到含雜質5%的生鐵212.2萬噸。