Question

【题目】金属铁是当今用途最广的金属，现研究铁的冶炼。

（研究一）实验室模拟炼铁（装置如下图）。

己知：B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。请回答下列问题：

（1）实验过程中A处玻璃管中的实验现象：________。

（2）写出B处反应的化学方程式：________。

（3）实验装置按图连接，请将以下四步按正确操作步骤排序：________（填序号）。

A点燃A处酒精喷灯

B通入CO

C停止通入CO

D熄灭酒精喷灯

（4）实验装置图中虚线框内装置起到的作用有_________（填序号）。

A收集一氧化碳

B吸收二氧化碳

C检验二氧化碳

（5）己知此反应过程中温度不同，可能生成铁的不同的氧化物。原固体Fe2O3质量为48.0g，现用热分析仪记录CO与Fe2O3进行反应时有关数据，得到固体质量与反应温度的关系曲线如下图所示：

根据图象分析，写出B点时固体成分的化学式_________。

（研究二）工业炼铁（装置如下图）

（1）焦炭是炼铁的重要原料之一，其作用有___________。

（2）炼铁高炉内发生的主要化学反应①的化学方程式为____________。

（3）“高炉气体”中除二氧化碳外，体积含量最多的气体是___________。

（4）为测定产物生铁中单质铁的质量分数，某兴趣小组取用10g生铁样品，把100g稀硫酸分四次加入样品中（假设样品中除单质铁外，其他成份不与硫酸反应，也不溶于水），充分反应后经过滤、干燥等操作，最后称量，得实验数据如下：

稀硫酸的用量	剩余固体的质量
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从以上数据可知，第_________次生铁样品中的单质铁已完全反应。

②生铁样品中单质铁的质量分数=__________。

③所用稀硫酸的H2SO4质量分数。（列式计算）_______

Answer 1

【答案】红棕色固体变成黑色 CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O、CO2+Ca(OH)═CaCO3+H2O BADC ABC Fe3O4 提供高温、生成一氧化碳 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 氮气 四 98% 18.9%

【解析】

[研究一]

（1）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下会生成铁和二氧化碳，所以A中的现象：红棕色固体变成黑色，故填：红棕色固体变成黑色；

（2）B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合液，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，故填：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O、CO2+Ca(OH)═CaCO3+H2O；

（3）为保证安全和实验成功，实验的操作步骤为：通入CO气体、点燃A处酒精喷灯、熄灭酒精喷灯、停止通入CO气体，故填：BADC；

（4）氢氧化钠、氢氧化钙会与二氧化碳反应，一氧化碳有毒，需要处理，所以实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有：收集一氧化碳，吸收二氧化碳，检验二氧化碳，故选：ABC；

（5）铁的氧化物有：FeO、Fe3O4、Fe2O3，B点铁元素的质量等于A点铁元素的质量，为，B点氧元素的质量为：46.4g-33.6g=12.8g，铁、氧原子个数比为：，故B点时固体成分的化学式为：Fe3O4。

[研究二]

（1）焦炭是炼铁的重要原料之一，其作用有燃烧提供高温，生成一氧化碳使氧化铁转化为铁，故填：提供高温、生成一氧化碳；

（2）炼铁高炉内化学反应①是氧化铁和一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，故填：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

（3）“高炉气体”中除二氧化碳外，体积含量最多的气体是氮气。故填：氮气；

（4）①第一、二、三次加入25g稀硫酸，固体质量都减少2.8g，第四次加入25g稀硫酸，固体质量减少1.4g，说明生铁样品中的单质铁已完全反应，故填：四；

②生铁样品中单质铁的质量分数==98%。故填：98%；

③由表格数据可知，每25g稀硫酸可反应铁的质量为：10g-7.2g=2.8g；

设所用稀硫酸的H2SO4质量分数为x

x≈18.9%

答：所用稀硫酸的H2SO4质量分数为18.9%。