Question

【題目】金屬鐵是當(dāng)今用途最廣的金屬，現(xiàn)研究鐵的冶煉。

（研究一）實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵（裝置如下圖）。

己知：B裝置中的液體為過(guò)量的氫氧化鈉與氫氧化鈣混合液，氫氧化鈉吸收二氧化碳能力比氫氧化鈣強(qiáng)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中A處玻璃管中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：________。

（2）寫(xiě)出B處反應(yīng)的化學(xué)方程式：________。

（3）實(shí)驗(yàn)裝置按圖連接，請(qǐng)將以下四步按正確操作步驟排序：________（填序號(hào)）。

A點(diǎn)燃A處酒精噴燈

B通入CO

C停止通入CO

D熄滅酒精噴燈

（4）實(shí)驗(yàn)裝置圖中虛線框內(nèi)裝置起到的作用有_________（填序號(hào)）。

A收集一氧化碳

B吸收二氧化碳

C檢驗(yàn)二氧化碳

（5）己知此反應(yīng)過(guò)程中溫度不同，可能生成鐵的不同的氧化物。原固體Fe2O3質(zhì)量為48.0g，現(xiàn)用熱分析儀記錄CO與Fe2O3進(jìn)行反應(yīng)時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)，得到固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線如下圖所示：

根據(jù)圖象分析，寫(xiě)出B點(diǎn)時(shí)固體成分的化學(xué)式_________。

（研究二）工業(yè)煉鐵（裝置如下圖）

（1）焦炭是煉鐵的重要原料之一，其作用有___________。

（2）煉鐵高爐內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為____________。

（3）“高爐氣體”中除二氧化碳外，體積含量最多的氣體是___________。

（4）為測(cè)定產(chǎn)物生鐵中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某興趣小組取用10g生鐵樣品，把100g稀硫酸分四次加入樣品中（假設(shè)樣品中除單質(zhì)鐵外，其他成份不與硫酸反應(yīng)，也不溶于水），充分反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾、干燥等操作，最后稱量，得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

稀硫酸的用量	剩余固體的質(zhì)量
第一次加入25g	7.2g
第二次加入25g	4.4g
第三次加入25g	1.6g
第四次加入25g	0.2g

①?gòu)囊陨蠑?shù)據(jù)可知，第_________次生鐵樣品中的單質(zhì)鐵已完全反應(yīng)。

②生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=__________。

③所用稀硫酸的H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（列式計(jì)算）_______

Answer 1

【答案】紅棕色固體變成黑色 CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O、CO2+Ca(OH)═CaCO3+H2O BADC ABC Fe3O4 提供高溫、生成一氧化碳 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 氮?dú)?/span> 四 98% 18.9%

【解析】

[研究一]

（1）一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下會(huì)生成鐵和二氧化碳，所以A中的現(xiàn)象：紅棕色固體變成黑色，故填：紅棕色固體變成黑色；

（2）B裝置中的液體為過(guò)量的氫氧化鈉與氫氧化鈣混合液，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，故填：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O、CO2+Ca(OH)═CaCO3+H2O；

（3）為保證安全和實(shí)驗(yàn)成功，實(shí)驗(yàn)的操作步驟為：通入CO氣體、點(diǎn)燃A處酒精噴燈、熄滅酒精噴燈、停止通入CO氣體，故填：BADC；

（4）氫氧化鈉、氫氧化鈣會(huì)與二氧化碳反應(yīng)，一氧化碳有毒，需要處理，所以實(shí)驗(yàn)裝置圖中采用虛線框內(nèi)的裝置，其作用有：收集一氧化碳，吸收二氧化碳，檢驗(yàn)二氧化碳，故選：ABC；

（5）鐵的氧化物有：FeO、Fe3O4、Fe2O3，B點(diǎn)鐵元素的質(zhì)量等于A點(diǎn)鐵元素的質(zhì)量，為，B點(diǎn)氧元素的質(zhì)量為：46.4g-33.6g=12.8g，鐵、氧原子個(gè)數(shù)比為：，故B點(diǎn)時(shí)固體成分的化學(xué)式為：Fe3O4。

[研究二]

（1）焦炭是煉鐵的重要原料之一，其作用有燃燒提供高溫，生成一氧化碳使氧化鐵轉(zhuǎn)化為鐵，故填：提供高溫、生成一氧化碳；

（2）煉鐵高爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)①是氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，故填：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

（3）“高爐氣體”中除二氧化碳外，體積含量最多的氣體是氮?dú)狻９侍睿旱獨(dú)猓?/span>

（4）①第一、二、三次加入25g稀硫酸，固體質(zhì)量都減少2.8g，第四次加入25g稀硫酸，固體質(zhì)量減少1.4g，說(shuō)明生鐵樣品中的單質(zhì)鐵已完全反應(yīng)，故填：四；

②生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)==98%。故填：98%；

③由表格數(shù)據(jù)可知，每25g稀硫酸可反應(yīng)鐵的質(zhì)量為：10g-7.2g=2.8g；

設(shè)所用稀硫酸的H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x

x≈18.9%

答：所用稀硫酸的H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.9%。