鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程,把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐,在高溫下,利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來.一氧化碳還原氧化鐵的化學方程式為
.某化學興趣小組同學在學習煉鐵的相關內容時,對煉鐵時還原劑的選擇進行了如下探究.
【提出問題】單質碳也具有還原性,碳還原氧化鐵的化學方程式為
.為什么工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石?
【猜想與假設】焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應不易完全.
【進行實驗】實驗步驟及注意事項如下:
①稱取兩份相同質量的氧化鐵粉末.一份與足量的碳粉均勻混合放入下圖裝置A的試管中;另一份放入下圖裝置B的玻璃管中.
②裝置A和B兩組實驗同時開始進行.在裝置B的反應中,實驗開始前應先
(選填“通CO”或“加熱”); 實驗結束后應繼續(xù)通入CO直至冷卻至室溫,其原因是
.
【實驗現象】當裝置B的玻璃管中固體完全由
時(選填“紅色變?yōu)楹谏被颉昂谏優(yōu)榧t色”),裝置A的試管中仍有
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【解釋與結論】焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應確實不易完全,這可能是工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石的一個原因.
【交流與反思】經過查閱資料和討論,該小組同學發(fā)現除了上述原因外,工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石還有一些其它原因,試寫出其中的一個:
.
【完善實驗】聯(lián)想到單質碳的一些化學性質,甲同學認為在碳還原氧化鐵的反應中可能還會有CO產生.為了證明碳還原氧化鐵所得的氣體中含有CO和CO
2,將該氣體通過下圖的檢驗裝置,正確的連接順序是
(選填字母,裝置可重復使用).經過檢驗,證實碳還原氧化鐵所得的氣體中確實含有CO和CO
2,因此裝置A的不足之處是
.
【拓展延伸】乙同學用下圖測定鐵的相對原子質量,主要實驗步驟如下(必要的固定裝置已略去):
①連接裝置并檢查裝置氣密性;
②加入藥品和水;
③記錄c中液面刻度(c為帶有刻度的玻璃管);
④由a向b中滴加稀硫酸至過量;
⑤待b中不再有氣體產生并恢復至室溫后,記錄c中液面刻度,計算得到氣體的體積為V mL(經查,室溫室壓下該氣體密度為ρ g/L).
(1)檢驗該裝置氣密性的方法是
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(2)為使測得的氣體體積更精確,記錄c中液面刻度時,除使視線與凹液面的最低處相平外,還應
.
(3)如果實驗過程中,發(fā)現稀硫酸的量不足,應
(選填“中途加酸”或“重新實驗”).
(4)丙同學發(fā)現實驗中由于缺少某一步驟導致數據缺乏而無法計算,該步驟是
.