Question

某钢铁联合企业的基本生产流程示意图如下：

请回答下列问题：
（1）设备A的名称是______．
（2）写出以磁铁矿为主要原料在A设备内转化成铁的反应的化学方程式______．
（3）在A设备，空气是从它的下部吹入的，则其中温度最高的部位在______ （填“上部”、“中部”或“下部”）．
（4）炼钢时，直接将A设备炼出的“铁水”（熔融的生铁）运到炼钢车间炼钢，在“铁水”中吹入纯氧就可使炼钢的反应进行，不需另用燃料加热．这说明炼钢时的反应大多为______，反应（填“放热”或“吸热”），吹入纯氧而不吹入空气的原因是______．
（5）在炼钢过程中，检验员抽取5g钢样，在足量的氧气中充分燃烧，将生成的气体用足量澄清石灰水充分吸收，得到0.25g白色沉淀，求该钢样燃烧时生成CO₂的质量及钢样的含碳质量分数．

Answer 1

解：：（1）工业上由铁矿炼铁的设备是高炉；
（2）炼铁的原理是利用还原剂CO把金属氧化物还原为金属单质，自身生成CO₂的过程，反应的化学方程式为：4CO+Fe₃O₄3Fe+4CO₂；
（3）由于碳和氧气反应放热，所以应该是下部温度最高．
（4）物质发生反应，实际上是物质微粒的相互碰撞，微粒浓度越大反应越充分、越剧烈，故炼钢中选用氧气而不选空气是为了促使反应更加剧烈，并获得更多的热量，维持其他反应进行；
（5）设生成二氧化碳的质量为x．
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂0
44 100
x 0.25g

x=0.11g
0.11g二氧化碳中碳元素的质量=0.11g×=0.03g
钢样中含碳质量分数==0.6%
答：钢样中含碳质量分数为0.6%．
故答案为：（1）高炉；（2）4CO+Fe₃O₄3Fe+4CO₂；（3）下部；（4）放热、使反应快速进行，放出更多的热，维持其他反应进行；（6）0.6%．
分析：（1）根据工业上由铁矿炼铁的设备是高炉进行解答；
（2）炼铁的原理是利用还原剂CO在高温下还原Fe₃O₄；
（3）反应在下部进行，所以下部温度最高．
（4）炼钢时的反应为放热反应，所以不需另用燃料加热；产物中因含有少量杂质而变成生铁，炼钢是进一步除去炼出的铁中的杂质的过程，利用的是氧气与杂质金属反应．因为杂质含量本来就不多，所以如果采用空气的话，氧气含量只有不到1/5，与杂质金属接触的几率更小了，不利于除杂，氧气浓度越大碰撞几率越大也更容易除去杂质；
（5）根据沉淀的量进行计算即可．
点评：本题主要考查炼铁的设备及原理，其中有考查了还原反应的书写与配平；从微观的角度考查化学反应的实质；利用化学方程式进行计算．此类题综合性较强，相关联的知识点较多，是中考的一个难点和重点．