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【題目】某化學興趣小組進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,待排盡裝置內空氣后,再點燃 _________________(填儀器①的名稱)。

(3)______________________時,停止加熱。

(4)待玻璃管內物質冷卻后,___________________________

【分析與討論】小王同學認為該黑色固體全部是鐵,但小李同學提出了質疑,于是大家提出查閱資料。

【查閱資料】①CO還原Fe2O3的固體產物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關;Fe2O3CO反應的固體生成物與溫度的關系:

②相關物質的一些性質

物質性質

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

不能

不能

【實驗與猜想】

(1)于是該小組同學將反應后的黑色固體,用磁鐵吸引,發(fā)現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)為進一步確定黑色固體的成分,小組同學進行了定量測定。按實驗設計,測得下列數據:

①反應前玻璃管和內盛氧化鐵粉末的總質量64.80g(玻璃管的質量為600g)

②反應后玻璃管和內盛黑色固體的總質量63.68g(冷卻到室溫稱量)

通過實驗中獲得的數據進行計算,可得出黑色固體粉末的成分及質量分數為______________________。

【反思與評價】

(1)小組同學經過討論認為,一氧化碳還原氧化鐵時,若要得到較純的鐵,應該__________(填序號)

①可適當提高反應溫度 ②適當延長加熱時間 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5%的生鐵_____________萬噸?(要有計算過程,結果保留一位小數)

【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%) 在裝置后加一燃著的酒精燈 212.2萬噸

【解析】【實驗步驟】

1)實驗之前應檢查裝置氣密性;

2)儀器①是酒精噴燈;

3)當紅棕色粉末變成黑色時,說明反應完成,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,待玻璃管內物質冷卻后,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依據實驗測得的數據可知氧化鐵的質量是:64.80g -60.0g=4.8g,這些氧化鐵中含有的氧元素質量是:4.8g××100%=1.44g,由于反應前后固體的質量差即為氧化鐵失去的氧的質量,所以可知反應前后失掉的氧的質量是: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,所以設四氧化三鐵質量為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%,含鐵的質量分數為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,應該可適當提高反應溫度、適當延長加熱時間、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;

【實踐應用】解:設能得到含雜質5%的生鐵質量為x

480萬噸×60%××100%=x×1-5%

x≈212.2萬噸

答:能得到含雜質5%的生鐵212.2萬噸。

練習冊系列答案
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(1)儀器的名稱 a__________________ b______________________

(2)適合于實驗室制取氫氣的發(fā)生裝置是__________(填序號,下同),收集裝置是___________

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IV、黃銅(銅鋅合金)是我們生活中一種常見的金屬材料,常被用于制造閥門、水管、空調內外機連接管和散熱器等。

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