某化学兴趣小组同学探究铁的冶炼相关问题,请按要求回答下列问题.(一)图1是工业炼铁的主要装置,图2是实验室模拟...
问题详情:
某化学兴趣小组同学探究铁的冶炼相关问题,请按要求回答下列问题.
(一)图1是工业炼铁的主要装置,图2是实验室模拟炼铁的装置
(1)图1设备的名称是 .
(2)工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎,其目的是 .加入的焦炭作用除了可以生成一氧化碳外,还能 .
(3)写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式:.
(二)如图2为实验室模拟工业炼铁装置图:已知B装置中的液体为过量的*氧化*与*氧化钙混合液,*氧化*吸收二氧化碳能力比*氧化钙强.如果实验成功,请回答下列问题:
(1)图中仪器②的名称为 .
(2)实验过程中的现象:A中 、B中.
(3)该实验的*作步骤: .(填序号)
a.点燃A处酒精灯 b.通入CO气体 c.停止通入CO气体 d.熄灭酒精灯.
(4)兴趣小组同学们采集了用热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据,并得到固体质量与反应温度的关系曲线.已知原固体质量为48.0g,如图3所示.
①根据图象分析,写出B点时固体成分的化学式 .
②若A点生成物为一成分固定的化合物,请确定其化学式是 (写出计算过程).写出氧化铁生成该物质的化学方程式为 .
(5)若某同学实验中,发现过量的混合液溶液增重0.55g.则仪器①中固体减轻的质量为 g.
(6)实验装置图中采用虚线框内的装置,其作用有 (填序号字母).
A.收集一氧化碳 B.吸收二氧化碳 C.检验二氧化碳.
【回答】
【考点】铁的冶炼;一氧化碳还原氧化铁;书写化学方程式.
【专题】金属与金属材料.
【分析】(一)
(1)根据炼铁的主要设备是高炉进行分析;
(2)根据增大反应物的接触面积,可以加快反应速率,二氧化碳和碳高温会生成一氧化碳进行分析;
(3)根据一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳进行分析;
(二)
(1)根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用进行分析;
(2)根据一氧化碳和氧化铁在高温的条件下会生成铁和二氧化碳,二氧化碳和*氧化钙反应会生成碳*钙沉淀和水进行分析;
(3)根据一氧化碳和空气的混合气点燃,可能发生*,热的铁会重新氧化等知识进行分析;
(4)通过分析资料确定,800℃时氧化铁和一氧化碳进行反应的产物;
根据质量变化分析生成物,再写出化学方程式;
(5)根据混合溶液增加的质量是二氧化碳质量,仪器①中减少的是氧元素的质量进行分析;
(6)根据*氧化*、*氧化钙会与二氧化碳反应,一氧化碳有毒,需要处理进行分析.
【解答】解:(一)
(1)炼铁的主要设备是高炉;
(2)增大反应物的接触面积,可以加快反应速率,所以工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎,其目的是:增大反应物接触面积,使反应更充分,加快反应速度,二氧化碳和碳高温会生成一氧化碳,所以加入的焦炭作用除了可以生成一氧化碳外,还能制取一氧化碳;
(3)一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳,化学方程式为:3CO+Fe2O32Fe+3CO2;
(二)
(1)通过分析题中所指仪器的作用可知,②是集气瓶;
(2)一氧化碳和氧化铁在高温的条件下会生成铁和二氧化碳,二氧化碳和*氧化钙反应会生成碳*钙沉淀和水,所以实验过程中的现象:A中红棕*固体变成黑*,B中澄清的石灰水变浑浊;
(3)一氧化碳和空气的混合气点燃,可能发生*,热的铁会重新氧化,所以需要先通一氧化碳,将空气排尽,然后加热,实验结束,先撤酒精灯,在停止通一氧化碳,正确的顺序为:badc;
(4)由铁的氧化物有:FeO、Fe304、Fe2O3,在一定的条件下,均能够逐步失去其中的氧,最终被还原为铁,可知在800℃以上时,管内固体质量不再减少,说明只有铁了;
48gFe2O3样品中Fe的质量为:48 g×=33.6g
剩余黑*固体中氧元素的质量=46.4克﹣33.6克=12.8克
黑*固体中Fe、O元素的个数比为:: =3:4
∴固体B的化学式为:Fe3O4
化学方程式:CO+3Fe2O3 2Fe3O4+CO2;
(5)混合溶液增加的质量是二氧化碳质量,仪器①中减少的是氧元素的质量
二氧化碳中氧元素的质量为:0.55g×=0.4g,二氧化碳中有一个氧原子来自金属氧化物,所以仪器①中固体减轻的质量为0.2g;
(6)*氧化*、*氧化钙会与二氧化碳反应,一氧化碳有毒,需要处理,所以实验装置图中采用虚线框内的装置,其作用有:收集一氧化碳,吸收二氧化碳,检验二氧化碳,故选:ABC.
故*为:(一)
(1)高炉;
(2)增大反应物接触面积,使反应更充分,加快反应速度;制取一氧化碳;
(3)3CO+Fe2O32Fe+3CO2;
(二)
(1)集气瓶;
(2)红棕*固体变成黑*,澄清的石灰水变浑浊;
(3)badc;
(4)①Fe;
②Fe3O4,CO+3Fe2O3 2Fe3O4+CO2;
(5)0.2;
(6)ABC.
【点评】解答本题关键是要知道从题目中提取有用信息,熟悉化学方程式的书写步骤,锻炼了学生分析问题解决问题的能力.
知识点:二氧化碳和一氧化碳
题型:实验题
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