Question

【題目】某化學(xué)興趣小組進(jìn)行了實驗室模擬煉鐵。

【實驗步驟】

(1)組裝儀器，并_______________________________。

(2)裝入藥品后，先通入一氧化碳，待排盡裝置內(nèi)空氣后，再點燃 _________________(填儀器①的名稱)。

(3)當(dāng)______________________時，停止加熱。

(4)待玻璃管內(nèi)物質(zhì)冷卻后，___________________________。

【分析與討論】小王同學(xué)認(rèn)為該黑色固體全部是鐵，但小李同學(xué)提出了質(zhì)疑，于是大家提出查閱資料。

【查閱資料】①CO還原Fe2O3的固體產(chǎn)物的成分與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素有關(guān)；Fe2O3與CO反應(yīng)的固體生成物與溫度的關(guān)系：

②相關(guān)物質(zhì)的一些性質(zhì)

物質(zhì)性質(zhì)	四氧化三鐵	氧化亞鐵	氧化鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	紅色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【實驗與猜想】

(1)于是該小組同學(xué)將反應(yīng)后的黑色固體，用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色固體粉末能全部被吸引。因此可推斷黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和______________。

(2)為進(jìn)一步確定黑色固體的成分，小組同學(xué)進(jìn)行了定量測定。按實驗設(shè)計，測得下列數(shù)據(jù)：

①反應(yīng)前玻璃管和內(nèi)盛氧化鐵粉末的總質(zhì)量64.80g(玻璃管的質(zhì)量為60．0g)

②反應(yīng)后玻璃管和內(nèi)盛黑色固體的總質(zhì)量63.68g(冷卻到室溫稱量)

通過實驗中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，可得出黑色固體粉末的成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________________。

【反思與評價】

(1)小組同學(xué)經(jīng)過討論認(rèn)為，一氧化碳還原氧化鐵時，若要得到較純的鐵，應(yīng)該__________(填序號)。

①可適當(dāng)提高反應(yīng)溫度 ②適當(dāng)延長加熱時間 ③固體要粉碎

(2)上述裝置有一明顯缺陷，請加以改正______________________________。

【實踐應(yīng)用】

某鋼鐵公司用480萬噸含氧化鐵60%的赤鐵礦石煉鐵，請問能得到含雜質(zhì)5%的生鐵_____________萬噸？(要有計算過程，結(jié)果保留一位小數(shù))

Answer 1

【答案】 檢查裝置氣密性 酒精噴燈 紅棕色粉末變成黑色 停止通入一氧化碳 氧化亞鐵 四氧化三鐵(31.5%)和鐵(68.5%) ① ② ③ 在裝置后加一燃著的酒精燈 212.2萬噸

【解析】【實驗步驟】

（1）實驗之前應(yīng)檢查裝置氣密性；

（2）儀器①是酒精噴燈；

（3）當(dāng)紅棕色粉末變成黑色時，說明反應(yīng)完成，停止加熱；

（4）防止生成的鐵被氧氣氧化，所以實驗完畢后繼續(xù)通入一氧化碳，待玻璃管內(nèi)物質(zhì)冷卻后，再停止通入一氧化碳；

【反思與評價】（1）黑色固體粉末全部能被吸引，說明黑色粉末中含有鐵，或含有四氧化三鐵，或含有鐵和四氧化三鐵，不可能含有氧化亞鐵和氧化鐵；

（2）依據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)可知氧化鐵的質(zhì)量是：64.80g -60.0g=4.8g，這些氧化鐵中含有的氧元素質(zhì)量是：4.8g××100%=1.44g，由于反應(yīng)前后固體的質(zhì)量差即為氧化鐵失去的氧的質(zhì)量，所以可知反應(yīng)前后失掉的氧的質(zhì)量是：64.80g -63.68g =1.12g，所以該固體不可能全是鐵，固體中還有1.44g-1.12g=0.32g氧元素沒有失掉，所以設(shè)四氧化三鐵質(zhì)量為x，其x××100%=0.32g，x=1.16g，所以該固體粉末中四氧化三鐵含量為； ×100%≈31.5%，含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-31.5%=68.5%；

【反思與評價】（1）一氧化碳還原氧化鐵得到鐵時需要較高的溫度，若要得到較純的鐵，應(yīng)該可適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、適當(dāng)延長加熱時間、固體要粉碎等；

（2）由于一氧化碳有毒，會污染空氣，所以在裝置后加一燃著的酒精燈，將一氧化碳燃燒掉；

【實踐應(yīng)用】解：設(shè)能得到含雜質(zhì)5%的生鐵質(zhì)量為x

480萬噸×60%××100%=x×（1-5%）

x≈212.2萬噸。

答：能得到含雜質(zhì)5%的生鐵212.2萬噸。