Question

【題目】（17分）鋼鐵是重要的金屬材料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中應(yīng)用非常廣泛。

I．鐵的冶煉

工業(yè)煉鐵的原理是高溫下用CO作還原劑，將鐵從氧化物中還原出來。請(qǐng)回答下列問題：

（1）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能 ；

（2）某鋼鐵廠每天消耗5000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，該廠理論上可日產(chǎn)含鐵98%的生鐵的質(zhì)量是多少？

II．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物。通過查閱資料知道：①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)方程式為：H2C2O4 CO↑+ CO2↑+ H2O。

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，反應(yīng)方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

③常溫下，Ca(OH)2微溶于水；于是他設(shè)計(jì)了下圖的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合裝置回答下列問題：

（1）圖A是用固體草酸和濃硫酸制取CO的反應(yīng)裝置，你認(rèn)為應(yīng)選擇下圖中的 （填裝置編號(hào)）；

（2）圖中裝置C、D的作用分別是 、 ；

（3）為了證明產(chǎn)物中有二氧化碳，裝置F中的試劑應(yīng)該是少量的澄清石灰水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；

（4）該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷，你認(rèn)為是 。

（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe2O3固體按上圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)E中固體全部變黑后，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻。將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生。

查閱資料：a.鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解。

b.Fe2O3與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下：

根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；② ③ 。

（6）定量分析 用電子天平稱量得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

	玻璃管質(zhì)	玻璃管及其中固體的質(zhì)量	裝置F及其中物質(zhì)的總質(zhì)量
反應(yīng)前	28.20 g	33.00 g	300.0 g
反應(yīng)后		32.84 g	300.4 g

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，請(qǐng)選擇有效的數(shù)據(jù)，推斷出反應(yīng)后黑色固體的成分。（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

【答案】I．（1）提供熱源，維持爐溫（2）2857t

II.（1）丁；（2）證明是否已經(jīng)除盡；吸收水分(或干燥）

（3）；

（4）缺少尾氣處理裝置

（5）；和

（6）；

【解析】I．（1）煉鐵時(shí)要用到焦炭，它有兩個(gè)作用．煉鐵時(shí)需要高溫，焦炭與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，同時(shí)放出大量熱，可供給煉鐵使用；煉鐵時(shí)還需一氧化碳作還原劑，二氧化碳與過量焦炭反應(yīng)可以生成一氧化碳.

（2）設(shè)含鐵98%生鐵的質(zhì)量為x，

5000t×80%× = x×98% x=2857t

II．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理

（1）草酸（）與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)物均為液體，且需要加熱，所以選擇發(fā)生裝置丁；

（2）裝置C證明是否已經(jīng)除盡；濃硫酸具有吸水性，常用來干燥氣體；

（3）澄清的石灰水可以用來驗(yàn)證二氧化碳?xì)怏w；方程式為：；

（4）一氧化碳有毒，會(huì)污染空氣，不能直接排放，因此缺少尾氣處理裝置；

（5）加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生，說明沒有鐵生成，這樣就是和的組合了，黑色粉末可能是：①；②；③和．

（6）純凈的固體質(zhì)量為：33.00g-28.20g=4.80g，其中鐵元素的質(zhì)量為4.80g×=3.36g，氧元素的質(zhì)量為4.80g-3.36g=1.44g；反應(yīng)后減少的氧元素的質(zhì)量為33.00g-32.84g=0.16g，所以設(shè)反應(yīng)后黑色固體，則鐵元素：氧元素=56x:16y=3.36g：（1.44g-0.16g）；解得x:y=3:4，故反應(yīng)后黑色固體是

試題分析：I．根據(jù)煉鐵時(shí)需要高溫，焦炭與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，同時(shí)放出大量熱分析；根據(jù)鐵礦石中含鐵的質(zhì)量與生鐵中所含生鐵的質(zhì)量相等列成等式計(jì)算；II．(1)根據(jù)草酸與濃硫酸反應(yīng)屬于固-液加熱型分析；(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮噭┓N類可知，石灰水檢驗(yàn)二氧化碳是否存在，濃硫酸是常用的干燥劑；(3)根據(jù)反應(yīng)原理書寫方程式；(4)根據(jù)一氧化碳有毒，會(huì)污染空氣，因此需要尾氣處理分析；(5)因?yàn)?/span>加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，且無氣泡產(chǎn)生，說明固體中沒有鐵，根據(jù)固體為黑色分析；(6)根據(jù)玻璃管中反應(yīng)前后固體的質(zhì)量差得出失去氧元素的質(zhì)量，計(jì)算純氧化鐵中含鐵元素的質(zhì)量，得出剩余固體中鐵、氧元素的質(zhì)量比進(jìn)行分析.