早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业炼铁把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来．一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为：3CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO23CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO2．其中，石灰石起作用将矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去的将矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去的．
某化学兴趣小组同学在学习炼铁的相关内容时，对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究．
【提出问题】单质碳也具有还原性，碳还原氧化铁的化学方程式为3C+2Fe2O3 高温 4Fe+3CO2↑3C+2Fe2O3 高温 4Fe+3CO2↑．为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全．
【进行实验】实验步骤及注意事项如下：
①称取两份相同质量的氧化铁粉末．一份与足量的碳粉均匀混合放入图1装置A的试管中；另一份放入图1装置B的玻璃管中．
②图1装置A和B两组实验同时开始进行．在图1装置B的反应中，实验开始前应先COCO（选填“通CO”或“加热”）； 实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是防止高温下铁又被进入的空气氧化防止高温下铁又被进入的空气氧化．
【实验现象】当图1装置B的玻璃管中固体完全由红色变为黑色红色变为黑色时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），图1装置A的试管中仍有红色物质红色物质．
【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因．
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生．为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2，将该气体通过图2的检验装置．图2A装置中的试剂是（写名称，下同）澄清的石灰水澄清的石灰水，图2B装置中的试剂是氢氧化钠溶液，用以吸收二氧化碳（2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O ）；证明原混合气体中CO2存在的实验现象是石灰水变浑浊石灰水变浑浊；证明原混合气体中CO存在的实验现象是黑色粉末变成红色黑色粉末变成红色；经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO2，因此图1装置A的不足之处是缺少尾气处理装置缺少尾气处理装置．
【拓展延伸】要炼出含铁96%的生铁4000t,至少需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量是多少？（请写出详细的计算过程，结果保留一位小数）
高温
高温
高温
高温
【答案】3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；将矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去的；3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑；CO；防止高温下铁又被进入的空气氧化；红色变为黑色；红色物质；澄清的石灰水；石灰水变浑浊；黑色粉末变成红色；缺少尾气处理装置
高温
高温
【解答】
【点评】
声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。
发布：2024/6/27 10:35:59组卷：58引用：2难度：0.3
相似题
-
1．《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁炼钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列说法错误的是（ ）
发布：2024/12/25 12:0:1组卷：281引用：4难度：0.9 -
2．在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中，化学发挥了重要作用。
（1）“焦炭炼钢”是先将铁精矿（Fe2O3）和焦炭同时加入高炉，鼓入热空气，充分反应后得到生铁，再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。
①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，夺取了Fe2O3里的氧将铁还原出来。
②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭，若加入的焦炭全部转化为CO2，则该钢铁厂每年排放CO2的质量为万吨。
（2）为了实现CO2的捕集利用，我国研制出一种多功能复合催化剂（含Na-Fe3O4），能将CO2转化为汽油，转化步骤如下：
CO2COH2步骤Ⅰ（CH2）nH2步骤Ⅱ汽油步骤Ⅲ
①步骤Ⅰ除生成CO外，还生成另一种氧化物。该氧化物的化学式是。
②下列说法错误的是（填字母）。
a.所得汽油中含有C、H两种元素
b.NaFe3O4中O为-2价，Fe为+3价
c.上述转化不仅有利于CO2减排，还可以减轻人类对化石能源的需求
（3）一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
①高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为。
②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有。
③从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的：。发布：2024/12/25 15:30:1组卷：406引用：5难度：0.6 -
3．从1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。
（1）上述三种铁矿石的主要成分属于氧化物的是。
（2）工业上用一氧化碳和赤铁矿炼铁的原理是（用化学方程式表示）。发布：2024/12/25 13:0:1组卷：31引用：4难度：0.5
