Question

鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過程。煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)，該化學(xué)方程式為                                       。

（1）某鋼鐵廠每天需消耗5000t含氧化鐵76%的赤鐵礦石，該廠理論上可以日產(chǎn)含鐵98%的生鐵的質(zhì)量是多少？

（請寫出計(jì)算過程，結(jié)果精確到0.1t）

（2）某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬煉鐵原理的實(shí)驗(yàn)，并對固體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】用一氧化碳還原純凈的氧化鐵粉末，實(shí)驗(yàn)裝置如圖，酒精燈b的作用是                 。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】該小組按上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在一定溫度下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測得下列數(shù)據(jù)：

①反應(yīng)前玻璃管和內(nèi)盛氧化鐵粉末的總質(zhì)量66.0g（玻璃管的質(zhì)量為60.0g）。

②反應(yīng)后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質(zhì)量m（冷卻到室溫稱量）。

【分析與討論】本實(shí)驗(yàn)中，玻璃管內(nèi)固體粉末由紅色全部變?yōu)楹谏�。小明同學(xué)認(rèn)為該黑色固體全部是鐵，但小華同學(xué)提出了質(zhì)疑，于是大家提出查閱資料。

【查閱資料】

①一氧化碳還原氧化鐵的固體產(chǎn)物的成分與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素有關(guān)。

②一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)過程中固體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵。

③

物質(zhì) 性質(zhì)	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

【進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和得出結(jié)論】

①該小組同學(xué)將反應(yīng)后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和        。

②該小組同學(xué)將黑色固體粉末投入硫酸銅溶液中，一段時(shí)間后無紫紅色固體析出，則該黑色固體粉末為        。其實(shí)，進(jìn)行如上圖所示實(shí)驗(yàn)后，若測得反應(yīng)后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質(zhì)量m為        g，也能得出這個(gè)結(jié)論。

【反思與評價(jià)】一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，若要得到鐵可適當(dāng)提高反應(yīng)溫度和延長反應(yīng)時(shí)間。上圖所示實(shí)驗(yàn)裝置中，應(yīng)作的一處修改是                             。

 

Answer 1

【答案】

3CO+Fe₂O₃高溫2Fe+3CO₂     

（1）2714.3t

（2）【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】 尾氣處理，防止空氣污染

【進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和得出結(jié)論】①氧化亞鐵     ②四氧化三鐵      65.8g

【反思與評價(jià)】將酒精燈a換成酒精噴燈

【解析】

試題分析：

⑴設(shè)生鐵質(zhì)量為X

3CO＋Fe₂O₃2Fe＋3CO₂

160      112

5000t×76%    98%X

X=2714.3t

⑵【進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和得出結(jié)論】①根據(jù)表格提供信息，不能被磁鐵吸引的除氧化鐵外，還有氧化亞鐵。②根據(jù)題意，該粉末不能置換出硫酸銅溶液中的銅，則該黑色粉末不是鐵粉，從而該粉末只能是四氧化三鐵。后半題實(shí)際是問：如果生成四氧化三鐵，則反應(yīng)后會有多少固體物質(zhì)存在呢？為此，我們可以先列出反應(yīng)方程式，并通過方程式求解，具體過程如下：

設(shè)生成四氧化三鐵質(zhì)量為X

CO＋3Fe₂O₃2Fe₃O₄＋CO₂

     3×160      2×232

(66－60)g       X

X=5.8g

反應(yīng)后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質(zhì)量m為60g＋5.8g=65.8g時(shí)，也能得出只生成四氧化三鐵這一結(jié)論。

【反思與評價(jià)】根據(jù)題意，要提高反應(yīng)溫度，只有將酒精燈a換成酒精噴燈，當(dāng)然也可以給酒精燈加上網(wǎng)罩，以使火焰集中，從而提高溫度。不過這樣的效果可能不如換用酒精噴燈好。

考點(diǎn)：化學(xué)計(jì)算，化學(xué)實(shí)驗(yàn)