鐵的冶煉: 原理----高溫下用一氧化碳還原鐵礦石 工業(yè)設(shè)備----高爐 原料----鐵礦石.焦炭.石灰石 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

某興趣小組在復(fù)習(xí)鐵的冶煉時,在參考資料上發(fā)現(xiàn)以下一段文字:已知在不同的溫度下,CO與鐵的氧化物反應(yīng)能生成另一種鐵的氧化物(或鐵單質(zhì))和CO2.他們不禁產(chǎn)生了疑問:課本上冊124頁的實驗中,CO與Fe2O3反應(yīng)生成的黑色物質(zhì)真的是Fe粉嗎?于是他們進(jìn)行了以下探究.
[查閱資料]
資料一:Fe粉和Fe3O4粉末能被磁鐵吸引而FeO(黑色)不能;
資料二:Fe3O4中鐵元素有+2、+3兩種化合價,其化學(xué)式可用FeO?Fe2O3 的形式表示;
[提出猜想]黑色物質(zhì)可能是Fe3O4、FeO和Fe粉中的一種或幾種.
[進(jìn)行實驗]興趣小組收集了CO與Fe2O3反應(yīng)生成的黑色物質(zhì)進(jìn)行了下列實驗:
實驗方案 實驗現(xiàn)象
取少量黑色物質(zhì)用磁鐵吸引 黑色物質(zhì)全部被磁鐵吸引
取少量黑色物質(zhì)加入30%熱的鹽酸中 無氣泡、溶液顏色變成黃綠色
取少量黑色物質(zhì)加入硫酸銅溶液中 無任何現(xiàn)象
[實驗結(jié)論]
(1)甲實驗現(xiàn)象說明黑色物質(zhì)中沒有
FeO
FeO
,乙、丙實驗現(xiàn)象說明黑色物質(zhì)中沒有
Fe
Fe

(2)生成的黑色物質(zhì)應(yīng)為Fe3O4;
(3)寫出黑色粉末和熱的鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
;
[拓展探究]同學(xué)們對Fe3O4產(chǎn)生了興趣,從參考資料中找到了氧化沉淀法生產(chǎn)復(fù)印用高檔Fe3O4粉的工藝流程簡圖.
[生產(chǎn)流程]

[查閱資料]
資料一:硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度如表所示:
溫度/℃ 0 10 30 50 60 70 80 90
溶解度/g 14.0 17.0 25.0 33.0 35.3 33.0 30.5 27.0
資料二:Fe(OH)2受氧氣氧化反應(yīng)原理為:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
資料三:獲得Fe3O4的反應(yīng)原理為:Fe(OH)2+2Fe(OH)3
  △  
.
 
Fe3O4+4H2O
[問題討論]
(1)溶解時,用50℃至80℃的熱水目的是
在50℃~80℃時,硫酸亞鐵的溶解度較大,有利于溶解的更多,提高產(chǎn)率
在50℃~80℃時,硫酸亞鐵的溶解度較大,有利于溶解的更多,提高產(chǎn)率

(2)寫出加入適量NaOH溶液時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4

(3)上述過程中,要控制“通一定量空氣”的目的是
控制Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3的量
控制Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3的量

(4)要使四氧化三鐵的產(chǎn)率最高,則上述流程中產(chǎn)生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳質(zhì)量比為
90:214
90:214

(5)副產(chǎn)品P是硫酸鈉,由溶液N獲得該副產(chǎn)品的操作順序是b→
c
c
a
a
→d.
a.過濾   b.加熱濃縮     c.冷卻結(jié)晶    d.晶體加熱至完全失去結(jié)晶水
[組成確定]為確定用以上方法制得的四氧化三鐵中可能含有的雜質(zhì),同學(xué)們又進(jìn)行了下列實驗探究.
[查閱資料]
資料一:難溶性堿受熱時能分解產(chǎn)生金屬氧化物和水(反應(yīng)中各種元素的化合價不變);
資料二:Fe2O3和CO反應(yīng)是隨溫度升高而逐步進(jìn)行的,先生成Fe3O4,再生成FeO(黑色),最后生成Fe;
[提出猜想]Fe3O4中可能含有的雜質(zhì)是Fe2O3和FeO中的一種或兩種.
[實驗設(shè)計]同學(xué)們稱取了23.28g該Fe3O4樣品進(jìn)行了下列實驗:

[實驗分析]因探究思路不同,興趣小組分成甲、乙兩小組.
甲組:
(1)該組同學(xué)欲通過B裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化來計算確認(rèn)該Fe3O4樣品中的雜質(zhì).
B中的最佳試劑是
(填序號)
①澄清石灰水     ②氫氧化鈉濃溶液    ③稀鹽酸         ④水
(2)上述實驗過程中,CO氣體除作為反應(yīng)物外,能起到的作用是:
①實驗開始時,排盡裝置中的空氣,防止
防止爆炸
防止爆炸
;
②停止加熱后,繼續(xù)通CO氣體,防止
防止生成物被氧化
防止生成物被氧化
,以及B中的溶液倒吸入A中;
在本實驗中,CO氣體還能起到的作用是③
讓二氧化碳全部進(jìn)入B瓶中
讓二氧化碳全部進(jìn)入B瓶中

(3)尾氣如何處理?
點燃
點燃

乙組:
利用儀器測定并繪制成反應(yīng)過程中A裝置中玻璃管內(nèi)的固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線(如圖)

(1)寫出BC段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:
Fe3O4+CO
 高溫 
.
 
3FeO+CO2
Fe3O4+CO
 高溫 
.
 
3FeO+CO2

(2)通過分析計算確定:該Fe3O4樣品中含有的雜質(zhì)是
Fe2O3
Fe2O3
.(不需要寫過程)

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根據(jù)下列物質(zhì)的用途,寫出對應(yīng)的一個化學(xué)反應(yīng)方程式.
(1)實驗室制氧氣可以用少量二氧化錳加快反應(yīng)速率:
2H2O2
 MnO2 
.
 
2H2O+O2↑(合理均可)
2H2O2
 MnO2 
.
 
2H2O+O2↑(合理均可)

(2)用紅磷來探究空氣中氧氣的含量:
4P+5O2
 點燃 
.
 
2P2O5
4P+5O2
 點燃 
.
 
2P2O5
;
(3)冬天家里的地?zé)嵊锰烊粴庾魅剂希?!--BA-->
CH4+2O2
 點燃 
.
 
CO2+2H2O
CH4+2O2
 點燃 
.
 
CO2+2H2O

(4)利用單質(zhì)碳的還原性,可以用焦炭把鐵從鐵的氧化物里還原出來,冶煉鐵:
3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2
3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2

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寫出以下反應(yīng)的化學(xué)方程式
(1)實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
;
(2)濕法煉銅:
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
;
(3)炭還原氧化鐵冶煉鐵:
3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2
3C+2Fe2O3
 高溫 
.
 
4Fe+3CO2

(4)實驗室用一種純凈物制氧:
2KMnO4
  △  
.
 
K2MnO4+MnO2+O2
2KMnO4
  △  
.
 
K2MnO4+MnO2+O2

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請用所學(xué)化學(xué)知識解釋下列原理.
(1)鐵礦石能冶煉成鐵,說明碳和一氧化碳具有
還原
還原
性.
(2)不能用鐵制容器來配制波爾多液的化學(xué)反應(yīng)原理
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu

(3)已知氫氧化鋰(LiOH)可溶于水,其化學(xué)性質(zhì)與氫氧化鈉相似.寫出氫氧化鋰(LiOH)與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式
2LiOH+H2SO4═Li2SO4+2H2O
2LiOH+H2SO4═Li2SO4+2H2O
;
(4)煤爐取暖時能發(fā)生多個化學(xué)反應(yīng),它們是(用化學(xué)方程式表示):①
C+O2
 點燃 
.
 
CO2
C+O2
 點燃 
.
 
CO2
;    ②
CO2+C
 高溫 
.
 
2CO
CO2+C
 高溫 
.
 
2CO
;③
2CO+O2
 點燃 
.
 
2CO2
2CO+O2
 點燃 
.
 
2CO2

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冶煉鐵的原料有:
鐵礦石
鐵礦石
、
焦炭
焦炭
空氣
空氣
.其反應(yīng)原理是在高溫下,用
一氧化碳
一氧化碳
作還原劑將鐵從鐵的氧化物中還原出來.以赤鐵礦為例寫出高爐煉鐵的反應(yīng)原理.

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同步練習(xí)冊答案