Question

【题目】钢铁是重要的金属材料，在工农业生产和生活中应用非常广泛。

Ⅰ．铁的应用

（1）下列铁制品的利用与金属导热性有关的是________________（填字母，下同）。

A．铁钳 B．铁锅 C．刀具

（2）“纳米α-Fe粉”可以用于食品保鲜，称之为“双吸剂”，因为它能吸收空气中的________________。

Ⅱ．铁的冶炼

工业炼铁的原理是高温下用CO作还原剂，将铁从氧化物中还原出来。请回答下列问题：

（1）写出以赤铁矿为原料，在高温下炼铁的化学方程式：___________________________；

（2）高炉炼铁中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，还能_____________________；

Ⅲ．实验探究炼铁原理

某化学兴趣小组在实验室中模拟工业炼铁的原理，并探究CO与Fe2O3反应后的产物。

通过查阅资料知道：①草酸（H2C2O4）固体与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，反应方程式为：H2C2O4 CO↑+ CO2↑+ H2O。

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，反应方程式为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

③常温下，Ca(OH)2微溶于水；于是他设计了下图的实验装置，结合装置回答下列问题：

（1）图A是用固体草酸和浓硫酸制取CO的反应装置，你认为应选择下图中的_________（填装置编号）；

（2）图中装置C、D的作用分别是 ____________、_______________；

（3）为了证明产物中有二氧化碳，装置F中的试剂应该是少量的_____________（填试剂名称），反应的化学方程式为 ______________________；

（4）该装置设计有一个明显缺陷，你认为是______________________________。

（5）实验时准确称取一定质量纯净的Fe2O3固体按上图进行实验，当E中固体全部变黑后，继续通入CO直到玻璃管冷却。将得到黑色的固体加入到足量的稀盐酸，发现固体全部溶解，但无气泡产生。

查阅资料：a. 铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解。

b. Fe2O3与CO反应的固体生成物可能情况如下：

根据“无气泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；②_________ ③ ____________。

（6）定量分析 用电子天平称量得部分数据如下：

	玻璃管质量	玻璃管及其中固体的质量	装置F及其中物质的总质量
反应前	28.20 g	33.00 g	300.0 g
反应后		32.84 g	300.4 g

根据上述数据，纯净的Fe2O3固体质量为_____________g，请选择有效的数据，推断出反应后黑色固体的成分（写出计算过程）__________________________。

根据推断结果，写出该实验中玻璃管内发生的化学反应方程式：__________________________。

Answer 1

【答案】I．铁的应用

（1）B （2）氧气和水（或O2和H2O）

II铁的冶炼

（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ；（2）提供热源，维持炉温

Ⅲ实验探究炼铁原理

（1）丁；（2）证明CO2是否已经除尽；吸收水分（或干燥CO）

（3）澄清的石灰水（或氢氧化钙溶液）；CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；

（4）缺少尾气处理装置

（5）FeO Fe3O4和FeO

（6）4.80；Fe3O4； CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2

【解析】

试题分析：I．铁的应用

（1）分析所给三种金属制品可以知道，铁锅是利用了金属的导热性．

（2）铁吸收水与氧气后会变成铁锈，所以“双吸剂”它能够吸收空气中的水分和氧气．

II铁的冶炼

（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁和一氧化碳反应能生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ．

（2）炼铁时要用到焦炭，它有两个作用．炼铁时需要高温，焦炭与氧气反应生成二氧化碳，同时放出大量热，可供给炼铁使用；炼铁时还需一氧化碳作还原剂，二氧化碳与过量焦炭反应可以生成一氧化碳；

Ⅲ实验探究炼铁原理

（1）草酸（H2C2O4）与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，反应物均为液体，且需要加热，所以选择发生装置丁；

（2）装置C证明CO2是否已经除尽；浓硫酸具有吸水性，常用来干燥气体；

（3）澄清的石灰水可以用来验证二氧化碳气体；方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；

（4）一氧化碳有毒，不能直接排放．缺少尾气处理装置；

（5）加入足量的稀盐酸，发现固体全部溶解，但无气泡产生，说明没有铁生成，这样就是Fe3O4和FeO的组合了，黑色粉末可能是：①Fe3O4；②FeO③Fe3O4和FeO．

（6）纯净的Fe2O3固体质量为：33.00g﹣28.20g=4.80g，其中铁元素的质量为4.80g×=3.36g，氧元素的质量为4.80g﹣3.36g=1.44g；反应后损失的氧元素的质量为33.00g﹣32.84g=0.16g，所以设反应后黑色固体FexOy，则铁元素：氧元素=56x:16y=3.36g:（1.44g﹣0.16g）；解得x:y=3:4

故反应后黑色固体是Fe3O4，Fe2O3与CO反应生成Fe3O4和CO，方程式为：CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2