Question

【題目】鋼鐵是目前世界上使用最多的金屬材料。我國早在春秋戰國時期就開始煉鐵、應用金屬鐵。

煉鐵廠常以焦炭、赤鐵礦（主要成分是氧化鐵）、空氣等為主要原料放入高爐，在高溫條件下，煉鐵，反應過程如下圖所示。則回答：

（1）原料中焦炭在第①②步中都要用到，則焦炭的作用是______________。在冶煉反應過程中應先__________ (填“加熱”或“通入CO”)，其目的___________。

（2）當反應進行一段時間后，第③步中出現的現象為___________________，該反應化學方程式為______________。冶煉鐵時除CO外，還可用_______等物質來還原赤鐵礦中的氧化鐵 。

（3）中國鋼鐵公司為了測定朝鮮茂山鐵礦的優質赤鐵礦中氧化鐵的質量分數。公司實驗室取該赤鐵礦樣品10g與足量的一氧化碳充分反應，測得反應后固體物質的質量為7.6g（假設赤鐵礦中的雜質不參加反應）。則赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數為_____。

Answer 1

【答案】作燃料提供高溫并生成還原劑CO 通入CO 排出空氣，防止加熱時發生爆炸 紅色固體變為黑色 C或H2 80%

【解析】

由流程圖可知，第①步焦炭與過量氧氣反應生成二氧化碳，第②步二氧化碳與焦炭在高溫下反應生成一氧化碳，第③步一氧化碳與三氧化二鐵高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳，則有：

（1）原料中焦炭在第①②步中都要用到，則焦炭的作用是作燃料提供高溫并生成還原劑CO。在冶煉反應過程中應先通入CO，其目的排出空氣，防止加熱時發生爆炸。

（2）當反應進行一段時間后，第③步一氧化碳與三氧化二鐵高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳，出現的現象為紅色固體變為黑色，該反應化學方程式為。單質碳、氫氣也具有還原性，冶煉鐵時除CO外，還可用C、H2等物質來還原赤鐵礦中的氧化鐵。

（3）由題意赤鐵礦樣品10g與足量的一氧化碳充分反應，測得反應后固體物質的質量為7.6g，反應的化學方程式為，根據方程式可知固體質量的減少量即為氧化鐵中氧元素的含量，則氧化鐵中氧元素的質量為10g-7.6g=2.4g，設氧化鐵的質量為x，則有：

解得x=8g

赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數為

答：赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數為80%。