Question

【題目】硫酸(H2SO4)是一種用途廣泛的化工原料，工業上常用煅燒黃鐵礦(主要成分是FeS2)的方法來生產硫酸，簡要的工藝流程圖如下：

(1)黃鐵礦投入沸騰爐前粉碎的目的是________。

(2)在沸騰爐中發生的反應為：（______）FeS2+（______）O2 （______）Fe2O3+（______）SO2(請在化學式前面配上適當的化學計量數)，得到的爐渣(Fe2O3)可用來煉鐵。

(3)請寫出流程中SO2轉化為SO3的化學方程式_________。

（爐渣的綜合利用）

為了實現爐渣(Fe2O3)的綜合利用，工業上把爐渣和焦炭、石灰石一起投入高爐，主要反應過程如圖：

(4)步驟②發生反應的化學方程式為______。

(5)下列有關高爐煉鐵的說法正確的是_______(填序號)。

A．上述流程中涉及的三個反應均為吸熱反應

B．上述步驟①反應中，還原劑是焦炭

C．焦炭的作用之一是為煉鐵爐提供高溫條件

D．焦炭的另一個作用是除去鐵礦石中的雜質

(6)分析高爐所得的生鐵中單質鐵的含量：

小瑾同學為測定生鐵中鐵的質量分數，先后進行了四次實驗，實驗數據記錄如下表。根據她的實驗數據，試計算生鐵中鐵的質量分數是_________？

	第一次	第二次	第三次	第四次
所取生鐵的質量∕g	10	10	10	10
所加稀硫酸的質量∕g	25	50	75	100
生成氫氣的質量∕g	0.10	0.20	0.30	0.35

（反思質疑）

小宇同學在梳理工業煉鐵的相關知識時，提出了以下質疑：

（質疑一）焦炭也具有還原性而且成本低，工業煉鐵為什么不直接用焦炭作為還原劑冶煉鐵礦石？

(7)他設計了下圖所示的一組對比實驗：稱取兩份相同質量的氧化鐵粉末，一份與足量的焦炭粉末混合均勻放入裝置A的試管中，另一份放入裝置B的玻璃管中。

①裝置B的玻璃管中發生反應的化學方程式為________。

②當他觀察到裝置B的玻璃管中固體_________、澄清石灰水變渾濁時，裝置A的試管中尚無明顯現象。

③通過上述實驗對比，小宇同學認為工業上不直接用焦炭作為還原劑煉鐵的主要原因有：反應不充分、反應速度慢、_______等。

（質疑二）裝置B中反應后的黑色固體一定就是單質鐵嗎？

（查閱資料）

a．鐵常見的氧化物有氧化鐵(Fe2O3)、四氧化三鐵(Fe3O4)和氧化亞鐵(FeO)。

b．四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體，氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，無磁性，也不能被磁鐵吸引。

④小宇同學設計了如下實驗方案：用磁鐵吸引裝置B進行實驗后的黑色固體，發現黑色固體可以部分被吸引，由此得出結論：黑色固體的成分是___________。

Answer 1

【答案】增大反應物的接觸面積，使反應更快更充分 4 11 2 8 2SO2+O22SO3 CO2+C2CO BC 98% Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 固體從紅色變成黑色 煉出的生鐵雜質含量高 Fe3O4、FeO或FeO、Fe或Fe3O4、FeO、Fe

【解析】

(1)反應物之間的接觸面積越大，反應越充分，反應速度越快。

(2)化學反應前后各種原子個數相等。

(3)根據題給信息，反應的化學方程式為：2SO2+O22SO3

(4)焦炭主要成分是碳，充分燃燒生成二氧化碳。二氧化碳與碳在高溫條件下反應生成一氧化碳。

(5)A．焦炭與過量空氣在高溫條件下反應生成二氧化碳的反應為放熱反應，此選項錯誤；B．上述步驟①反應中，還原劑是焦炭，此選項正確；C．焦炭與過量空氣在高溫條件下反應生成二氧化碳的反應為放熱反應，可為煉鐵爐提供高溫條件，此選項正確；D．焦炭的作用一是為煉鐵爐提供高溫條件，另一個作用是作還原劑，此選項錯誤。故選BC。

(6)結合第一次、第二次、第三次實驗可知，25g稀硫酸與該生鐵反應產生0.1g氫氣，第三次加入100g稀硫酸只產生了0.35g氫氣，說明生鐵中的鐵不足，即稀硫酸有剩余，設該生鐵中鐵的質量是x。

=，解得x=9.8g

該生鐵中鐵的質量分數為：×100%=98%

(7)①氧化鐵與一氧化碳在高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳。②裝置B中的固體由氧化鐵變為鐵，實驗現象是固體由紅色變為黑色。③不直接用焦炭作為還原劑煉鐵的主要原因有：反應不充分、反應速度慢、煉出的生鐵雜質含量高。④用磁鐵吸引裝置B進行實驗后的黑色固體，發現黑色固體可以部分被吸引，說明黑色固體中含有能被磁鐵吸引的物質和不能被磁鐵吸引的物質，Fe和Fe3O4能被磁鐵吸，FeO不能被磁鐵吸引，故填：Fe3O4、FeO或FeO、Fe或Fe3O4、FeO、Fe。