Question

炼铁厂常以焦炭、赤铁矿、空气等为主要原料炼铁，反应过程如下：

（1）原料焦炭的作用是

产生高温环境

和

生成CO

，分别用化学方程式表示

C+O₂

点燃  .

CO₂

、

CO₂+C

高温  .

2CO

；高炉炼铁后得到的尾气中含哪些气体？

N₂ CO₂ CO

．
（2）某钢铁厂用如图装置测定生铁中碳的含量（假定生铁中不含其他杂质），请你一同参与：
①称取生铁a g，向A中加入

稀盐酸（或稀硫酸），

，现象是

有气泡产生

，反应的化学方程式是：

Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑

；
②完全反应后量筒里的水为b L，产生氢气的密度为ρg/L，则此生铁中碳的质量分数的表达式为

a-28ρb

a

×100%

．
③如果此生铁中混有少量锌，则测得结果

偏小

（填写“偏大”、“偏小”或“无影响”）

Answer 1

分析：（1）高炉炼铁的高炉中发生一系列化学变化，首先焦炭与空气中的氧气生成二氧化碳，然后生成的二氧化碳继续与焦炭反应生成气体还原剂一氧化碳，接下来一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，从而冶炼得到生铁．
（2）由于生铁中的铁是一活泼金属，能与稀酸反应生成氢气，根据生成的氢气的质量可计算出生铁中铁的质量，由铁的质量可求出碳的质量．

解答：解：（1）焦炭为单质碳，在高温条件下与空气中氧气反应生成二氧化碳；放出大量的热，二氧化碳在高温条件下，与焦炭继续发生化合反应生成具有还原性的气体一氧化碳；化学方程式为C+O₂

点燃  .

  CO₂；CO₂+C

高温  .

  2CO
（2）①铁的活动性比较强，能与稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气；化学方程式为：
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
②由题意可知，ag生铁完全反应后生成的氢气与量筒里的水的体积相同，也就是b L，又知道氢气的密度为ρg/L，
所以生成氢气的质量为：b×ρ=ρbg，
设ag生铁中铁的质量为x
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56              2
x               ρb

56

x

=

2

ρb

 
x=28ρb
故生铁中碳的质量分数为：

a-28ρb

a

×100%；
③由于锌也可以和酸溶液反应生成氢气，就会使生成的气体增多，则计算出的金属的质量偏多，则生铁中的碳的质量偏小．
故答案为：（1）产生高温环境  生成CO  C+O₂

点燃  .

CO2 CO₂+C

高温  .

2CO N₂ CO₂ CO
（2）①稀盐酸（或稀硫酸），有气泡产生，Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
②：

a-28ρb

a

×100%；
  ③偏小

点评：高炉炼铁是利用焦炭先后与氧气、二氧化碳反应形成气体还原剂一氧化碳，然后利用一氧化碳还原氧化铁得到铁和二氧化碳．主要考查了学生的实验探究能力，培养了学生的分析能力和计算能力．