Question

【題目】（14分）鋼鐵工業是國家工業的基礎。

（1）工業上若采用的鐵礦石的主要成分為氧化鐵，則煉鐵的主要反應原理為 （用化學方程式表示），其所用的設備為 ，生鐵出口低于爐渣出口的原因是 。

（2）某興趣小組在實驗室中模擬煉鐵化學原理的實驗，對固體產物成分等進行探究。

【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。

【進行實驗】該小組按上述實驗設計進行實驗，實驗時應先 （填“通入一氧化碳”或“點燃酒精燈”），目的是： 。

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60．0g）；

②反應后玻璃管和內盛黑色固體的總質量65．8g（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	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

【實驗與猜想】

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 和 。

②進行猜想：黑色固體粉末可能 a．全部為鐵 b． c．

【得出結論】 通過實驗中獲得的數據進行計算，得出黑色固體粉末為 。

【反思與評價】

①一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，若要得到鐵可適當提高溫度和 。

②實驗裝置圖中采用虛線框內的裝置，其作用有 和 等。

Answer 1

【答案】（1） ；高爐 ；生鐵密度大于爐渣的密度；（2） 【進行實驗】通入一氧化碳 ；排盡空氣，防止爆炸；【實驗與猜想】 ；和 的混合物 ；【得出結論】全部為；【反思與評價】① 反應時間； ② 收集（處理） 和 檢驗

【解析】

試題分析：（1）工業煉鐵是利用一氧化碳將鐵的氧化物還原得到鐵，故該反應是一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵和二氧化碳；工業煉鐵的設備是高爐；因為生鐵的密度比濾渣大，故出鐵口比較低；（2）【進行實驗】一氧化碳是種可燃性的氣體，在實驗室中用一氧化碳來還原氧化鐵時要先通入一氧化碳將裝置內的空氣趕盡防止加熱時發生爆炸；【實驗與猜想】因為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氧化亞鐵和氧化鐵，則黑色固體可以是鐵、可能是四氧化三鐵、可能是鐵和四氧化三鐵的混合物；【得出結論】依據實驗測得的數據可知氧化鐵的質量是：66g-60g=6g，這些氧化鐵中含有的氧元素質量是：，由于反應前后固體的質量差即為氧化鐵失掉的氧的質量，所以可知反應前后失掉的氧的質量是：66g-65．8g=0．2g，所以該固體不可能全是鐵，固體中還有1．6g氧元素沒有失掉，假設全是四氧化三鐵則其含有的氧元素質量是：，故全部是四氧化三鐵，所以該固體粉末是四氧化三鐵；【反思與評價】從查閱資料中可知，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，故一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，若要得到鐵可適當提高溫度和延長時間；石灰水可以用來檢驗反應中有二氧化碳生成，而一氧化碳不能被石灰水吸收，則會將裝置內的石灰水排出而收集一氧化碳；