- 试题详情及答案解析
- （17分）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）高炉炼铁中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，还能 ；
（2）某钢铁厂每天消耗5000t含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含铁98%的
生铁的质量是多少？
Ⅱ．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澄清石灰水，该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：①Fe3O4；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，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） 。- 答案：Ⅰ．（1）提供热源，维持炉温 （2）解：设理论上可日产含含铁98%的生铁的质量为
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
160 112
5000t×80% 98%×x
="2857t"
答：理论上可日产含含铁98%的生铁的质量为2857t.
Ⅱ．（1）丁（2）证明CO2已经除尽 吸收水分（或干燥CO）（3）Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 ↓+ H2O
（4）缺少尾气处理装置 （5）FeO Fe3O4和FeO （6） Fe3O4 - 试题分析：炼铁的原理中需要高温，而碳的燃烧可以提供必要的热量，要注意含杂质类型的计算方法，从二者反应可以知道需要加热，同时由于反应物里有液体物质，所以不能用Ａ，必须用丁，浓硫酸具有较强的吸水性，Ｄ的目的是利用来吸取水分，而Ｃ澄清的石灰水可以证明是否还有二氧化碳，该反应产生一氧化碳，一氧化碳是一种有害气体，不能让它逸出到大气中去污染空气，所以必须要一个处理一氧化碳的装置，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；②FeO，③Fe3O4和FeO．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×112／160×100%=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
考点：炼铁的原理及其含杂质的计算和元素质量的计算