Question

【题目】钢铁工业是国家工业的基础。目前，我国钢铁产量居世界第一，为国民经济的发展奠定了坚实的基础。

⑴铁的广泛应用

a.我国在西汉时期就有“曾青得铁则化为铜”之说，用化学方程式表示其原理________。

b.某品牌的麦片中含微量铁粉，食用后可在胃酸的作用下转化为人体可吸收的铁元素，反应的化学方程式为___________________________。

⑵工业上若采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，则炼铁的主要反应原理为_______________（用化学方程式表示），其所用的设备为_________，生铁出口低于炉渣出口的原因是__________________。

⑶某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究。

【设计实验】 用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图。

【进行实验】

该小组按上述实验设计进行实验，实验时应先__________（填“通入一氧化碳”或“点燃酒精灯”），目的是：___________________。

测得下列数据：

①反应前玻璃管和内盛纯净氧化铁粉末的总质量66.0g（玻璃管的质量为60.0g）；

②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g（冷却到室温称量）。

【分析与讨论】 本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料。

【查阅资料】

①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。

②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。

③

物质	四氧化三铁	氧化亚铁	氧化铁	铁粉
颜色	黑色	黑色	红色	黑色
能否被磁铁吸引	能	不能	不能	能

【实验与猜想】

①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中可能含有____________和____________。

②进行猜想：黑色固体粉末可能 a．全部为铁 b．________ c．____________

【得出结论】 通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为____________。

【反思与评价】

①一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高温度和反应时间。

②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有_____________和______________等。

Answer 1

【答案】 Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑ 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 高炉 生铁密度大于炉渣的密度 通入一氧化碳 排尽空气，防止爆炸 FeO 或 Fe3O4 Fe3O4或 FeO 【答题空10】全部为Fe3O4 或Fe 和 Fe3O4的混合物 Fe 和 Fe3O4的混合物或全部为Fe3O4 全部为Fe3O4 收集（处理）CO 检验CO2

【解析】⑴铁的广泛应用a. 西汉时期“曾青得铁则化为铜”，用化学方程式表示其原理是Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu。b. 铁粉在胃酸的作用下转化为人体可吸收的铁元素，反应的化学方程式为∶Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑。⑵工业上炼铁的主要反应原理为3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2，其所用的设备为高炉，生铁出口低于炉渣出口的原因是生铁密度大于炉渣的密度。⑶【设计实验】用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末。【进行实验】实验时应先通入一氧化碳，再点燃酒精灯，目的是：排尽空气，防止爆炸，一氧化碳具有可燃性，不纯易爆炸。

【分析与讨论】玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。【查阅资料】①②。【实验与猜想】①反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中可能含有FeO 或 Fe3O4和Fe3O4或 FeO，这两种物质均是黑色, 四氧化三铁能被磁铁吸附。②进行猜想：黑色固体粉末可能 a．全部为铁；b.全部为Fe3O4或Fe 和Fe3O4的混合物c．Fe 和Fe3O4的混合物或全部为Fe3O4。【得出结论】CO+3Fe2O3 2Fe3O4+CO2，反应后质量差为66.0g－65.8g＝0.2g,氧化铁粉末的质量为66.0g-60.0g＝6.0g,生成黑色固体质量为65.8g-60.0g＝5.8g,通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为全部为Fe3O4。【反思与评价】②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有收集（处理）CO和检验CO2，二氧化碳使石灰水变浑浊，一氧化碳不溶于水，与石灰水不反应。

点睛∶一氧化碳还原氧化铁粉末，反应前先通入一氧化碳把试管中空气排净，然后再点燃酒精灯，以防一氧化碳不纯而炸裂试管。