Question

鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程。煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵的反應，該化學方程式為                                       。

（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含鐵98%的生鐵的質量是多少？

（請寫出計算過程，結果精確到0.1t）

（2）某化學興趣小組在實驗室中模擬煉鐵原理的實驗，并對固體產物的成分進行探究。

【設計實驗】用一氧化碳還原純凈的氧化鐵粉末，實驗裝置如圖，酒精燈b的作用是                 。

【進行實驗】該小組按上述實驗設計，在一定溫度下進行了實驗，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66.0g（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m（冷卻到室溫稱量）。

【分析與討論】本實驗中，玻璃管內固體粉末由紅色全部變為黑色。小明同學認為該黑色固體全部是鐵，但小華同學提出了質疑，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物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關。

②一氧化碳還原氧化鐵的實驗過程中固體產物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵。

③

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

【進一步實驗和得出結論】

①該小組同學將反應后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發現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該小組同學將黑色固體粉末投入硫酸銅溶液中，一段時間后無紫紅色固體析出，則該黑色固體粉末為        。其實，進行如上圖所示實驗后，若測得反應后玻璃管和內盛黑色固體的總質量m為        g，也能得出這個結論。

【反思與評價】一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，若要得到鐵可適當提高反應溫度和延長反應時間。上圖所示實驗裝置中，應作的一處修改是                             。

 

Answer 1

【答案】

3CO+Fe₂O₃高溫2Fe+3CO₂     

（1）2714.3t

（2）【設計實驗】 尾氣處理，防止空氣污染

【進一步實驗和得出結論】①氧化亞鐵     ②四氧化三鐵      65.8g

【反思與評價】將酒精燈a換成酒精噴燈

【解析】

試題分析：

⑴設生鐵質量為X

3CO＋Fe₂O₃2Fe＋3CO₂

160      112

5000t×76%    98%X

X=2714.3t

⑵【進一步實驗和得出結論】①根據表格提供信息，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。后半題實際是問：如果生成四氧化三鐵，則反應后會有多少固體物質存在呢？為此，我們可以先列出反應方程式，并通過方程式求解，具體過程如下：

設生成四氧化三鐵質量為X

CO＋3Fe₂O₃2Fe₃O₄＋CO₂

     3×160      2×232

(66－60)g       X

X=5.8g

反應后玻璃管和內盛黑色固體的總質量m為60g＋5.8g=65.8g時，也能得出只生成四氧化三鐵這一結論。

【反思與評價】根據題意，要提高反應溫度，只有將酒精燈a換成酒精噴燈，當然也可以給酒精燈加上網罩，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：化學計算，化學實驗