Question

鐵的冶煉是鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)．

（Ⅰ）如圖1是教材中煉鐵高爐及爐內(nèi)化學(xué)變化過程示意圖，若圖中采用的鐵礦石的主要成分為氧化鐵，請(qǐng)寫出B區(qū)和C區(qū)所發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：（1）B區(qū)______ 2Fe+3CO₂

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）依據(jù)B區(qū)主要是生成鐵而C區(qū)主要是產(chǎn)生一氧化碳的情況書寫即可；
（Ⅱ）（3）根據(jù)甲烷燃燒產(chǎn)生的熱量及煉鐵的原理解答，根據(jù)物質(zhì)的分類標(biāo)準(zhǔn)來判斷鐵水所屬物質(zhì)的種類；
（4）根據(jù)甲烷燃燒的產(chǎn)物和該流程最后所產(chǎn)生的氣體來完成解答即可．
（Ⅲ）（5）氧化汞在加熱的條件下能夠分解產(chǎn)生氧氣和汞，碳是具有還原性的單質(zhì)，可以和金屬氧化物反應(yīng)，例如和氧化銅反應(yīng)能生成銅和二氧化碳；利用金屬的還原性也可以和金屬氧化物反應(yīng)生成金屬單質(zhì)和另一種金屬，例如鋁和氧化鐵的反應(yīng)，可以據(jù)此完成該題的解答；
（Ⅳ）（6）①根據(jù)氣體和裝置的特點(diǎn)來進(jìn)行分析并完成解答；
②根據(jù)試管A中物質(zhì)反應(yīng)前后質(zhì)量變化來判斷反應(yīng)物中氧元素的質(zhì)量，然后結(jié)合氧化鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵中氧元素的質(zhì)量采用平均值的方法來進(jìn)行分析即可．
解答：解：（Ⅰ）（1）依據(jù)B區(qū)主要是生成鐵的反應(yīng)，所以方程式為：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；
（2）C區(qū)主要是產(chǎn)生一氧化碳共發(fā)生了兩個(gè)反應(yīng)，方程式為：C+O₂CO₂，CO₂+C2CO；
（II）（3）甲烷燃燒放出了大量的熱，能夠給煉鐵提供熱量，同時(shí)生成了二氧化碳和水，提供了生產(chǎn)合成氣的原料；而在煉鐵的過程中不可避免的會(huì)引入一些雜質(zhì)，所以冶煉出的鐵水屬于混合物；
（4）根據(jù)甲烷燃燒的產(chǎn)物為二氧化碳和水，而高溫尾氣的成分也為二氧化碳和水，它們進(jìn)入催化反應(yīng)室中可以得到合成氣體（一氧化碳和氫氣）；所以可以判斷在該過程中能夠被循環(huán)利用的物質(zhì)為二氧化碳和水；
（5）①氧化汞在加熱的條件下能夠分解產(chǎn)生氧氣和汞，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2HgO2Hg+O₂↑；C+2CuO2Cu+CO₂↑；
②碳是具有還原性的單質(zhì)，可以和金屬氧化物反應(yīng)，例如和氧化銅反應(yīng)能生成銅和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+2CuO2Cu+CO₂↑；
③利用金屬的還原性也可以和金屬氧化物反應(yīng)生成金屬單質(zhì)和另一種金屬，例如題給的鋁和氧化鐵的反應(yīng)；
（6）①不選用裝置B的質(zhì)量的理由是：裝置B不能將反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂全部吸收，故答案為：裝置B不能將反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂全部吸收；
②根據(jù)表格數(shù)據(jù)：氧元素的質(zhì)量=55.72g-55.08g=0.64g，混合物中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=27.6%，而Fe₃O₄中含氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=27.6%；而Fe₂O₃中含氧元素飛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=30%；而FeO中含氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=22.2%；根據(jù)計(jì)算可以知道該物質(zhì)若含有一種物質(zhì)，則為Fe₃O₄；若為混合物，則根據(jù)平均值的計(jì)算方法可以知道，該混合物中含有的物質(zhì)至少有一種大于27.6%，且至少有一種物質(zhì)中含氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要小于27.6%；所以可能的混合物組合為：①Fe₂O₃、FeO； ②Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO．
故答案為：（I）（1）3CO+Fe₂O₃ 2Fe+3CO₂；
（2）C+O₂ CO₂2C+CO₂2CO；
（II）（3）燃燒產(chǎn)生熱量、做生產(chǎn)合成氣的原料；混合物；
（4）CO₂和H₂O（高溫尾氣）；
（III）（5）2HgO2Hg+O₂↑；C+2CuO2Cu+CO₂↑；
用金屬還原金屬氧化物；
（Ⅳ）（6）①裝置B不能將反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂全部吸收；
②Fe₃O₄；Fe₂O₃、FeO；Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO．
點(diǎn)評(píng)：本考點(diǎn)考查了鐵的冶煉，是結(jié)合課本知識(shí)的信息．煉鐵的原理是用還原劑一氧化碳把鐵從它的氧化物中還原出來，因?yàn)橐谎趸�碳有毒，因此要進(jìn)行尾氣處理．本題還考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，是中考考查的重點(diǎn)之一，本考點(diǎn)一般出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．