Question

13．甲圖是一氧化碳還原氧化鐵的裝置圖，乙圖是工業(yè)煉鐵示意圖．請回答：

（1）工業(yè)煉鐵的主要設備是高爐，所需原料有石灰石、焦炭、鐵礦石．
（2）寫出以赤鐵礦為原料在高溫下與一氧化碳反應的化學方程式：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；甲圖中的實驗現(xiàn)象為：紅色粉末慢慢變成黑色；澄清的石灰水變渾濁．
（3）甲圖裝置連接好后，有下列步驟：①加熱紅色粉末；②通入CO氣體；③停止加熱；④停止通CO氣體．其中正確的操作順序為：②①③④．
（4）甲圖中裝置的不足之處是：沒有尾氣處理裝置；改進方法為：在b處加一盞點燃的酒精燈；
（5）假設試管中所得物質為純凈的鐵粉，請兩種不同的方法加以證明（簡述方法和現(xiàn)象）．
①用磁鐵吸引，若全部能被磁鐵吸引，證明是純鐵；②加入足量的稀鹽酸，若完全溶解，則為純鐵．
（6）現(xiàn)有100t含氧化鐵質量分數(shù)為80%的赤鐵礦，如果用一氧化碳進行還原，理論上可得到鐵多少噸？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)煉鐵原理及其設備來分析．
（2）根據(jù)反應的原理來分析解答；
（3）實驗室用一氧化碳還原氧化銅的實驗步驟：可概括為“實驗開始先通一氧化碳，通一氧化碳以后再點燈，由黑變紅先撤燈，試管冷卻再停一氧化碳”，據(jù)此進行分析解答即可．
（4）根據(jù)尾氣中含有有毒的一氧化碳來分析；
（5）根據(jù)鐵的性質來分析；
（6）由赤鐵礦石的質量、氧化鐵的質量分數(shù)、化合物中某元素的質量=該化合物的質量×該元素的質量分數(shù)，進行分析解答．

解答 解：（1）煉鐵是將原料（鐵礦石、焦炭、石灰石）通入高爐中，在高爐中發(fā)生復雜反應，生成生鐵；故填：高爐；石灰石、焦炭；
（2）在高溫的條件下，一氧化碳與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，氧化鐵是紅色的，生成的鐵粉是黑色的，生成的二氧化碳與石灰水反應生成碳酸鈣白色沉淀和水，所以裝置甲中觀察到紅色粉末慢慢變成黑色；澄清的石灰水變渾濁；故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；紅色粉末慢慢變成黑色；澄清的石灰水變渾濁；
（3）一氧化碳還原氧化銅的步驟為：先檢驗裝置氣密性；再檢驗一氧化碳的純度，防止一氧化碳不純實驗時引起爆炸；通入一氧化碳，排凈試管內原有空氣；加熱氧化銅；觀察到由黑變紅時停止加熱；繼續(xù)通一氧化碳至試管冷卻為止，防止生成的銅再次被氧化；應先熄滅酒精燈，待試管冷卻至室溫后再停止通一氧化碳．
故正確操作順序為：②①③④．故填：②①③④；
（4）尾氣中含有有毒的一氧化碳氣體，為了防止造成空氣污染，所以要在裝置的末端b處加一盞點燃的酒精燈；故填：沒有尾氣處理裝置；在b處加一盞點燃的酒精燈；
（5）可以用磁鐵吸引，若全部能被磁鐵吸引，證明是純鐵；也可以加入足量的稀鹽酸，若完全溶解，則為純鐵；故填：用磁鐵吸引，若全部能被磁鐵吸引，證明是純鐵；加入足量的稀鹽酸，若完全溶解，則為純鐵；
（6）100t含氧化鐵質量分數(shù)為80%的赤鐵礦石含氧化鐵的質量為100t×80%=80t．
80t氧化鐵中含鐵元素的質量為80t×$\frac{56×2}{56×2+16×3}×100%$=56t．
答：理論上可煉出純鐵的質量是56t．

點評 本題考查了高爐煉鐵的原料、原理、反應設備和反應方程式，屬于對基礎知識的考查．