问题 实验题

钢铁工业是国家工业的基础.

(1)如图1是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图,根据图示回答下列问题.

若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁,请写出A区和B区所发生主要反应的化学方程式:

A区                    

B区                      

(2)某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验,对固体产物成分等进行探究.

【设计实验】

用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末,实验装置如图2.

【进行实验】

该小组按上述实验设计,在一定温度下进行了实验,测得下列数据:

①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g(玻璃管的质量为60.0g)

②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g(冷却到室温称量)

【分析与讨论】

本实验中,玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色.小明同学认为该黑色固体全部是铁,但小华同学提出了质疑,于是大家

提出查阅资料.

【查阅资料】

①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关.

②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁.

物质

性质

四氧化三铁氧化亚铁氧化铁铁粉
颜色黑色黑色红色黑色
能否被磁铁吸引不能不能
【实验与猜想】①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后,再用磁铁吸引,发现黑色固体粉末全部能被吸引,则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和     

②进行猜想:黑色固体粉末可能

a.全部为铁     b.           c.    

【得出结论】

通过实验中获得的数据进行计算,得出黑色固体粉末为(写名称)         

【反思与评价】

①一氧化碳还原氧化铁的实验中,若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间.

②实验装置图中采用虚线框内的装置,其作用有     

A.收集一氧化碳     B.吸收二氧化碳     C.检验二氧化碳.

答案

(1)A、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;B、C+O2CO2,CO2+C2CO;

(2)【实验与猜想】①氧化亚铁;②全部是四氧化三铁;铁与四氧化三铁的混合物;

【得出结论】铁与四氧化三铁的混合物;

【反思与评价】A、B;

(1)依据A区主要是生成铁的反应,所以方程式为:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;而B区主要是产生一氧化碳共发生了两个反应,方程式为:C+O2CO2,CO2+C2CO;

(2)【实验与猜想】

①依据表中信息可知不能被磁铁吸引的物质是氧化铁和氧化亚铁,固体全部能被吸引,说明固体中一定不含有这两者;

②由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引,所以可对黑色固体的成分可能是:全部是铁;全部是四氧化三铁;两者的混合物;

【得出结论】依据实验测得的数据可知氧化铁的质量是:66g﹣60g=6g,这些氧化铁中含有的氧元素质量是:6g××100%=1.8g,由于反应前后固体的质量差即为氧化铁失掉的氧的质量,所以可知反应前后失掉的氧的质量是:66g﹣65.2g=0.8g,所以该固体不可能全是铁,固体中还有1g氧元素没有失掉,假设全是四氧化三铁则其含有的氧元素质量是:5.2g××100%≈1.43g,故不可能全部是四氧化三铁,所以该固体粉末是铁与四氧化三铁的混合物;

【反思与评价】因为二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应且无现象,一氧化碳不能与氢氧化钠反应;

A、由于一氧化碳不能与氢氧化钠反应,结合装置的特点可知该装置能收集一氧化碳,同时排出氢氧化钠溶液; B、二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应,所以可以用来吸收二氧化碳; C、由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应时没有明显的现象产生,所以不能用它来检验二氧化碳的存在。

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