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课题3金属资源的利用和保护第1课时炼铁的原理知能演练提升能力提升1.碳在高温下可以与氧化铁反应,化学方程式可表示为3C+2Fe2O34Fe+3CO2,下列说法中正确的是()A.该反应属于分解反应B.反应中碳元素的化合价降低,铁元素的化合价升高C.碳是还原剂D.氧化铁是还原剂2.右图是一氧化碳还原氧化铁的部分实验装置,关于该实验的说法正确的是()A.充分反应后,向固体中加稀盐酸会产生气泡B.在实验过程中,黑色的粉末会逐渐变成红棕色C.该实验的反应原理为FeO+COFe+CO2D.在实验过程中,产生的尾气可以直接排放到空气中3.某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁,假设杂质不含铁元素)来炼制生铁。若要炼制含铁96%的生铁63 t,假设在炼制过程中损失10%铁元素,则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是()A.120 tB.108 tC.96 tD.84 t4.用“W”形玻璃管进行微型实验,如下图所示。下列说法不正确的是()A.a处红棕色粉末变为黑色B.a处的反应为CO+Fe2O32Fe+CO2C.b处澄清石灰水变浑浊证明有CO2生成D.可利用点燃的方法进行尾气处理5.物质的性质决定着物质在生产和生活中的用途。木炭和一氧化碳都具有还原性,都可用于冶炼金属。请根据下图回答有关问题。(1)请写出下列反应的化学方程式:木炭还原氧化铜;一氧化碳还原氧化铁。(2)A、B装置中澄清石灰水的作用是。(3)B装置最右端酒精灯的作用是。(4)在A装置中,当观察到时,证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应。6.(xx山西中考)科学精神与社会责任,是化学学科素养更高层面的价值追求。在一次实践活动中,小红和同学们一起参观了某钢铁公司。大家对矿石选取、冶铁和炼钢的工艺流程(如图)、生铁和钢的区别等,有了全新的认识。(1)用赤铁矿石冶炼的反应原理是(用化学方程式表示)。(2)分析工艺流程,三脱装置中发生反应的化学方程式是(写一个)。(3)向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动,各成分均匀混合,相当于化学实验中(填一种仪器的名称)的作用。(4)在钢水铸件机中,高温钢加工成钢制零件时,充入氮气的作用是。7.炼铁的主要原料是铁矿石。用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)炼铁的反应原理为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。(1)求Fe2O3中铁元素的质量分数。(2)根据化学方程式计算:用含Fe2O360%的赤铁矿石800 t,理论上可炼出纯铁多少吨?探究创新8.钢铁工业是国家工业的基础。(1)下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,并对固体产物成分进行探究。【设计实验】用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末,实验装置如下图。【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为66.0 g(玻璃管的质量为60.0 g)反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量为65.8 g(冷却到室温称量)【分析与讨论】本实验中,玻璃管内固体粉末由红棕色全部变为黑色。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。质性质四氧化三铁氧化亚铁氧化铁铁粉颜色黑色黑色红棕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.检验二氧化碳答案：1.C分解反应是一种化合物生成两种或两种以上物质的反应,A错误。反应中CCO2,C得氧,被氧化,是还原剂,C的化合价从0+4升高了;Fe2O3Fe,Fe2O3失氧,被还原,是氧化剂,Fe的化合价从+30降低了,故B、D错误,C正确。2.A一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳,剩余固体是铁,能与盐酸反应生成氢气,故A正确;氧化铁是红棕色的,铁粉是黑色的,故该实验的现象是红棕色粉末变为黑色,B不正确;C中氧化铁的化学式写错,化学方程式应为3CO+Fe2O32Fe+3CO2,C不正确;实验过程中,一部分一氧化碳没有完全反应,如果直接排放到空气中,会造成空气污染,故一定要有尾气处理装置,可以将一氧化碳燃烧掉,也可以回收利用,D不正确。3.A根据质量守恒定律,利用铁元素质量不变解题。设需要赤铁矿质量为x,则有x(1-20%)112160100%(1-10%)=63t96%,解得x=120t。4.BCO还原Fe2O3实验需在高温条件下进行,B项中化学方程式缺少反应条件,且化学方程式没有配平,故B项错误。5.答案(1)C+2CuO2Cu+CO23CO+Fe2O32Fe+3CO2(2)检验是否有二氧化碳生成(3)除去未反应完的一氧化碳气体,防止污染空气(4)竖直的试管内导管口不再有气泡冒出解析(1)木炭和CO在高温条件下夺取金属氧化物中的氧,生成CO2,同时得到金属单质,据此可写出有关反应的化学方程式。(2)利用CO2能使澄清石灰水变浑浊,证明反应是否有CO2生成。(3)因CO有毒,会污染空气,因此需将未反应的CO燃烧掉。(4)插入澄清石灰水中的导管口没有气泡产生时,说明不再有CO2产生,证明反应已结束。6.答案(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(2)S+O2SO2(或4P+5O22P2O5、Si+O2SiO2)(3)玻璃棒(4)做保护气(或隔绝氧气)解析(1)氧化铁与一氧化碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2;(2)硫与氧气在点燃的条件下生成二氧化硫,反应的化学方程式为S+O2SO2,磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷,反应的化学方程式为4P+5O22P2O5,硅与氧气在高温的条件下反应生成二氧化硅,反应的化学方程式为Si+O2SiO2;(3)向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动,各成分均匀混合,相当于化学实验中玻璃棒的作用;(4)高温时,铁易被氧化,钢加工成钢制零件时,充入氮气的作用是做保护气(或隔绝氧气),防止铁被氧化。7.答案(1)Fe的相对原子质量2Fe2O3的相对分子质量100%=562160100%=70%(2)解:设理论上可炼出纯铁的质量为x。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2160112800 t60%x160112=800t60%xx=336 t答:理论上可炼出纯铁336 t。解析(1)Fe2O3中Fe的相对原子质量乘以Fe的原子数与Fe2O3的相对分子质量之比就是Fe2O3中铁的质量分数。(2)先计算出800t矿石中Fe2O3的质量=800t60%=480t,根据化学方程式可求出生成纯铁的质量。8.答案(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2C+O2CO2、C+CO22CO(2)【实验与猜想】氧化亚铁(FeO)铁和四氧化三铁的混合物全部是四氧化三铁(二者可互换,化学式也可)【得出结论】四氧化三铁【反思与评价】AB解析(1)考查了炼铁炉内发生的主要化学反应,包括碳的燃烧、一氧化碳的生成、一氧化碳还原氧化铁三个反应,比较简单。(2)根据【查阅资料】知,氧化亚铁不能被磁铁吸引,由于反应后的黑色固体粉末能全部被磁铁吸引,所以黑色固体粉末一定不含氧化亚铁。又由于铁和四氧化三铁都能被磁铁吸引,因此,此黑色固体粉末可能全部是铁,也可能全部是四氧化三铁或铁和四氧化三铁的混合物。6g氧化铁中铁元素的质量=6g112160100%=4.2g,氧元素的质量=6g-4.2g=1.8g;反应后得到的黑色固体粉末中铁元素的质量仍是4.2g,黑色固体粉末中氧元素质量=5.8g-4.2g=1.6g,故生成物中铁、氧两元素的质量比=4.2g1.6g=218,四氧化三铁中铁、氧元素质量比也是218,故该黑色固体粉末是四氧化三铁。仔细观察虚线框内的装置可知,洗气瓶内进气管、出气管都伸入了瓶底,可推测出其作用是吸收二氧化碳并收集一氧化碳。
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