1、工业炼铁例1 )某化学小组的同学利用混有少量CO2的CO气体还原氧化铁，并验证反应后的气体产物。实验室现有下图所示实验装置(可重复使用)。按气体从左到右的方向，装置连节顺序正确的是( )A.甲乙丙丁 B.甲丙乙丁C.乙甲丙甲丁 D.乙甲丙乙丁来源:学科网解析 验证CO还原Fe2O3的气体产物，必须除去CO中的少量CO2；混合气体先通入乙中，利用NaOH吸收CO2，再将气体通入甲中，根据Ca(OH)2溶液是否变浑浊，判断CO2是否被NaOH全部吸收；将CO气体通入丙中，然后将生成的气体再通入甲中，验证CO还原Fe2O3生成CO2气体，最后利用丁进行尾气处理。答案 C例2 炼铁的原理是利用一氧化碳
2、与氧化铁反应，某同学利用该原理设计了一个实验，实验装置如下图：对实验进行分析并回答：(1)给玻璃管加热的仪器叫酒精喷灯，要用其_(填“外焰”、“内焰”或“焰心”)进行加热。(2)实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化是_，观察到澄清石灰水的现象是_。(3)实验前“通入CO”与“开始加热”的顺序是_；实验后“停止通入CO”与“停止加热”的顺序是_。(4)实验要在装置末端a处燃着一盏酒精灯，其作用是_。解析 酒精喷灯的外焰的温度最高，因此加热时要用外焰进行加热；在高温下，CO能将氧化铁还原成单质铁，同时生成了CO2，因此，实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化是红色粉末变黑色，澄清的石灰水变浑浊；由于玻璃
3、管内有空气，通入CO高温时易发生爆炸，因此实验前应先通入CO，排净玻璃管中的空气再开始加热；由于还原出的铜温度较高，易于空气中的O2反应重新生成氧化铜，因此实验后应先停止加热再停止通入CO，直到玻璃管冷却为止。为防止CO对大气的污染，实验时要在装置末端a处燃着一盏酒精灯除去反应剩余的CO。答案 (1)外焰 (2)红色粉末变黑色 石灰水变浑浊 (3)先通入CO再开始加热 先停止加热再停止通入CO (4)除去反应剩余的CO(或防止CO污染)例3 竖炉冶铁工艺流程如下图所示。回答下列问题：(1)该工艺流程中，甲烷的作用是_，冶炼出的铁水属于_(填“纯净物”或“混合物”)。(2)用化学方程式表示还原反
4、应室内炼铁的原理_。(写一个)(3)该工艺流程中，可循环利用的物质是_。解析 从题中可知，甲烷的作用一是燃烧产生热量，二是甲烷与CO2、H2O反应合成CO和H2；冶炼出的铁水属于生铁，其中含有少量的碳等，属于混合物；CO和Fe2O3在高温条件下反应生成Fe和CO2；H2和Fe2O3在高温条件反应生成Fe和H2O；从题中信息可知：CO2和H2O既是甲烷的燃烧产物，又是高温尾气的成分，它们进入催化反应室中可以得到合成气(CO和H2)，因此可以判断在该过程中能够被循环利用。答案 (1)燃烧产生热量、做生产合成气的原料 混合物 (2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2 或3H2+Fe2O32Fe+3H
5、2O(合理答案均可) (3)CO2和H2O(高温尾气)例4 钢铁工业是国家工业的基础。(1)右图是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图，根据图示回答下列问题。若右图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，请写 出A区和B区所发生主要反应的化学方程式： A区_；B区_。(2)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，实验装置如右图。【进行实验】该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g(玻璃管的质量为60.0g) 反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g(冷却到
6、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】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。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。物茬儿质 性 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】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不可能含有氧化铁和_。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
7、中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为(写名称)_。【反思与评价】一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间。实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有_。A.收集一氧化碳 B.吸收二氧化碳 C.检验二氧化碳解析 A区为生铁的产生区，即CO与Fe2O3反应生成Fe和CO2，B区主要为还原剂的产生区，即C和O2反应，CO2 与C反应；根据题中信息，四氧化三铁和铁粉都能被磁铁吸引，而氧化亚铁和氧化铁不能被吸引，则黑色粉末中不可能含有氧化铁和氧化亚铁，故黑色粉末的可能组合为铁、四氧化三铁、四氧化三铁和铁的混合物；由于黑色粉末存在三种情况，从铁元素守恒上可得出如下关系式：xFe2O3 2FexOy160x 2(56x+16y)6.0g 5.8g160x2(56x+16y)=6.0g5.8gxy=34，则黑色粉末为Fe3O4(四氧化三铁)仔细观察虚线框内的装置可知，洗气瓶内进气管、出气管都深入了瓶底，可推测出其作用是吸收二氧化碳并收集一氧化碳。答案 (1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2 C+O2CO2 CO2+C2CO(2)【实验与猜想】氧化亚铁 铁和四氧化三铁 四氧化三铁(二者可互换)【得出结论】四氧化三铁【反思与评价】AB第 3 页
