Question

【題目】（17分）鋼鐵是重要的金屬材料，在工農業生產和生活中應用非常廣泛。

I．鐵的冶煉

工業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，該廠理論上可日產含鐵98%的生鐵的質量是多少？

II．實驗探究煉鐵原理某化學興趣小組在實驗室中模擬工業煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應后的產物。通過查閱資料知道：①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會產生一氧化碳，反應方程式為：H2C2O4 CO↑+ CO2↑+ H2O。

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

③常溫下，Ca(OH)2微溶于水；于是他設計了下圖的實驗裝置，結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的反應裝置，你認為應選擇下圖中的 （填裝置編號）；

（2）圖中裝置C、D的作用分別是 、 ；

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

（4）該裝置設計有一個明顯缺陷，你認為是 。

（5）實驗時準確稱取一定質量純凈的Fe2O3固體按上圖進行實驗，當E中固體全部變黑后，繼續通入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，發現固體全部溶解，但無氣泡產生。

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反應的固體生成物可能情況如下：

根據“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數據如下：

	玻璃管質	玻璃管及其中固體的質量	裝置F及其中物質的總質量
反應前	28.20 g	33.00 g	300.0 g
反應后		32.84 g	300.4 g

根據上述數據，請選擇有效的數據，推斷出反應后黑色固體的成分。（寫出計算過程）

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）煉鐵時要用到焦炭，它有兩個作用．煉鐵時需要高溫，焦炭與氧氣反應生成二氧化碳，同時放出大量熱，可供給煉鐵使用；煉鐵時還需一氧化碳作還原劑，二氧化碳與過量焦炭反應可以生成一氧化碳.

（2）設含鐵98%生鐵的質量為x，

5000t×80%× = x×98% x=2857t

II．實驗探究煉鐵原理

（1）草酸（）與濃硫酸混合加熱會產生一氧化碳，反應物均為液體，且需要加熱，所以選擇發生裝置丁；

（2）裝置C證明是否已經除盡；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證二氧化碳氣體；方程式為：；

（4）一氧化碳有毒，會污染空氣，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，發現固體全部溶解，但無氣泡產生，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）純凈的固體質量為：33.00g-28.20g=4.80g，其中鐵元素的質量為4.80g×=3.36g，氧元素的質量為4.80g-3.36g=1.44g；反應后減少的氧元素的質量為33.00g-32.84g=0.16g，所以設反應后黑色固體，則鐵元素：氧元素=56x:16y=3.36g：（1.44g-0.16g）；解得x:y=3:4，故反應后黑色固體是

試題分析：I．根據煉鐵時需要高溫，焦炭與氧氣反應生成二氧化碳，同時放出大量熱分析；根據鐵礦石中含鐵的質量與生鐵中所含生鐵的質量相等列成等式計算；II．(1)根據草酸與濃硫酸反應屬于固-液加熱型分析；(2)根據實驗目的和試劑種類可知，石灰水檢驗二氧化碳是否存在，濃硫酸是常用的干燥劑；(3)根據反應原理書寫方程式；(4)根據一氧化碳有毒，會污染空氣，因此需要尾氣處理分析；(5)因為加入足量的稀鹽酸，發現固體全部溶解，且無氣泡產生，說明固體中沒有鐵，根據固體為黑色分析；(6)根據玻璃管中反應前后固體的質量差得出失去氧元素的質量，計算純氧化鐵中含鐵元素的質量，得出剩余固體中鐵、氧元素的質量比進行分析.