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5.铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程,把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉,在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来.一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2.某化学兴趣小组同学在学习炼铁的相关内容时,对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究.
【提出问题】单质碳也具有还原性,生成的产物与一氧化碳还原氧化铁相同.碳还原氧化铁的化学方程式为3C+2Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO2↑.
为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石?
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体,接触面积小,反应不易完全.
【进行实验】实验步骤及注意事项如下:
①称取两份相同质量的氧化铁粉末.一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中;另一份放入下图装置B的玻璃管中.

②装置A和B两组实验同时进行.在装置B的反应中,实验开始前应先通CO(选填“通CO”或“加热”);实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温,其原因是防止高温下铁又被进入的空气氧化.
【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由红色变为黑色(填“红色变黑色”或“黑色变红色”)时,装置A的试管中仍有红色物质.
【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体,接触面积小,反应确实不易完全,这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因.
【交流与反思】经过查阅资料和讨论,该小组同学发现除了上述原因外,工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其他原因,试写出其中的一个:焦炭是固体,不容易和生成的铁分离.
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质,甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生.经检验证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO2,因此装置A的不足之处是缺少尾气处理装置.

分析 熟记一氧化碳还原氧化铁的化学反应式;
【提出问题】熟记碳还原氧化铁的化学反应式;
【进行实验】②根据可燃性气体与空气混合加热时有爆炸的危险考虑;
【实验现象】根据氧化铁是红色,铁粉是黑色分析判断现象;
【交流与反思】根据实验完成后还要考虑分离出所要得到的物质考虑;
【完善实验】根据澄清石灰水可以检验二氧化碳、氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳、一氧化碳可以还原氧化铜并生成二氧化碳气体考虑;

解答 解:一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为:3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2;
[提出问题]碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为:3C+2Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO2↑;
[进行实验]为防止一氧化碳与空气混合加热时,引起爆炸,在实验前要先通入CO;防止高温下铁又被进入的空气氧化,实验结束后,应继续通入CO直至冷却至室温.
[实验现象]因氧化铁是红色,铁粉是黑色,B中的氧化铁被完全还原后,由红色变成黑色.此时由于A中的氧化铁还没有被完全还原,仍有红色物质;
[交流与反思]工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因,如焦炭是固体,不容易和生成的铁分离;或焦炭中含有杂质,影响铁的纯度;或焦炭与氧气反应生成一氧化碳的同时放出大量的热,可提供一氧化碳还原铁矿石所需的高温,节约能源等;
[完善实验]为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2,澄清石灰水可以检验二氧化碳、氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳、一氧化碳可以还原氧化铜并生成二氧化碳气体,所以先用C检验二氧化碳的存在,为防止二氧化碳影响实验的结论,再用D中的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳,再次连接C检查二氧化碳是否被完全吸收;然后将气体通过E,并再次连接C,如果氧化铜由黑色变成红色,C中的澄清石灰水变浑浊,说明有一氧化碳气体.因有一氧化碳存在,要进行尾气处理,而图中缺少此装置.
故答案为:3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2;
[提出问题]3C+2Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO2↑;
[进行实验]通CO;防止高温下铁又被进入的空气氧化;
[实验现象]红色变为黑色;红色物质;
[交流与反思]焦炭是固体,不容易和生成的铁分离(或焦炭中含有杂质,影响铁的纯度;或焦炭与氧气反应生成一氧化碳的同时放出大量的热,可提供一氧化碳还原铁矿石所需的高温,节约能源);
[完善实验]缺少尾气处理装置;

点评 本题以实验探究的形式考查化学反应式的书写、实验中的注意事项、以及不用碳还原氧化铁的原因,还有相关的拓展实验,可谓考查详尽,即考查了知识,又培养了学生的细心、耐心分析解决问题的能力.

练习册系列答案
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科目:初中化学 来源: 题型:选择题

2.北京奥运会火炬使用燃料为丙烷(C3H8),根据已有的知识和所给的信息作出的以下判断中,其中错误的是(  )
A.丙烷是有机物
B.丙烷完全燃烧的产物是二氧化碳和水,不会污染空气,符合绿色奥运的理念
C.丙烷可做火炬燃料是因为其燃烧不易熄灭,火焰明亮,便于人们从不同角度观察
D.丙烷可作火炬燃料是因为其发热量高

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科目:初中化学 来源: 题型:解答题

16.构建知识网络是学习和研究化学常用的科学方法. 右图是小纪同学在复习“我们身边的化学物质”时构建的知识网络,其中A、B、C、D分别表示不同类别的化合物,“-”表示物质之间能够发生化学反应.请按要求回答下列问题.
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(3)若反应①有生成蓝色溶液,则反应①的化学方程式为:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O(写一条);
(4)以上反应中不属于复分解反应的是②③⑦(填反应序号).

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科目:初中化学 来源: 题型:填空题

13.某反应的微观示意图如图.

①该反应的化学方程式为2H2S+3O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2SO2+2H2O;
②以上反应中化合价发生变化的是硫、氧元素
③二氧化硫中硫元素与氧元素的质量比1:1.

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科目:初中化学 来源: 题型:实验探究题

20.研究性学习小组的同学为了解某山的地质情况,从实地取回两块矿石样品A和B,进行如图所示的实验(图中部分反应产物被略去).

(1)根据实验结果,可以推断:
样品A、B的主要成分分别是(用化学式表示)Fe2O3、CaCO3.
(2)写出上述实验过程中部分反应的化学方程式:
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(3)所加试剂X可能是氧化物、酸、碱、盐中的酸.

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科目:初中化学 来源: 题型:填空题

10.现有H、N、O三种元素,请写出含有氮元素的常见单质、氧化物、氢化物、酸、碱和盐的化学式各一个,并在各化学式上标出氮元素的化合价(友情提醒:每空全对才能得分哦~).
单质氧化物氢化物酸碱盐

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17.食盐是一种重要的化工原料.请回答下列问题.
(1)请完善实验室除去粗盐中泥沙等难溶性杂质的实验步骤.

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科目:初中化学 来源: 题型:实验探究题

14.化工生产中需要对原料提纯,以利于提高产品质量.经测定某氯化钠样品中混有硫酸钠,为了除杂质并制得纯净的氯化钠固体,在实验室研究中某学生设计方案如下:

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科目:初中化学 来源: 题型:填空题

15.化学与抗震救灾
2011年3月日本大地震,大地震造成福岛第一核电站冷却系统失灵,放射性物质泄漏.核泄漏造成放射性碘-131可能被附近居民吸收,引发人体疾病.

(1)碘在元素周期表中信息如题图1,从中获得的信息正确的有CD(填序号).
A.碘属于金属元素       
B.碘的相对原子质量为126.9g
C.碘的原子序数为53     
D.碘的元素符号是I
(2)民间传言食用碘盐能防辐射,因而出现一些地方公众盲目抢购碘盐的情况.图2是某超市销售的一种碘盐标签上的部分文说明.请回答:
①碘酸钾(KIO3)中碘元素的化合价为+5.
②世界卫生组织提醒:成人每天服用量约为90mg的碘元素,可减少人体甲状腺对放射性碘-131的吸收,从而有效防止核辐射.假每人每天食用5g上述碘盐,则每人每天最多能从碘盐中吸收0.1mg碘,所以仅食用碘盐不能(填“能”或“不能”)防止核辐射.
(3)在部分地区发生抢购食盐的风波后,我国政府及时发布公告:日本核事故对我国海域污染可能性极小,且我国大部分食盐来自内陆盐湖.已知某地盐湖含丰富的氯化钠和硫酸钠.如图3为硫酸钠和氯化钠的溶解度曲线.请回答:
(1)40℃时,在100g水中溶解50g硫酸钠,溶液恰好达到饱和.
(2)t℃时,饱和氯化钠溶液的溶质质量分数等于(填“大于、等于或小于”)饱和硫酸钠溶液的溶质质量分数.
(3)欲从湖水中获取氯化钠晶体,应采用蒸发结晶(填“蒸发溶剂”或“冷却降温”)的方法.
(4)福岛核电站爆炸后散发出具有放射性的${\;}_{53}^{131}$Ⅰ(质子数为53,相对原子质量为131),在8.3天后会转变成${\;}_{53}^{127}$Ⅰ,不再具有放射性,所以对我国沿海盐业生产影响不大.${\;}_{53}^{131}$I和${\;}_{53}^{127}$I两者的关系是①.
①同种元素      ②同种物质      ③同种原子.

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