铁及其化合物在生产生活中发挥着重要作用。
(一)铁的冶炼和应用
(1)我国早在春秋战国时期就开始生产和使用铁器。
胆矾为CuSO4晶体,《梦溪笔谈》记载“熬胆矾铁釜久亦化为铜”,用化学方程式表示其原理:Fe+CuSO4=FeSO4+CuFe+CuSO4=FeSO4+Cu。
(2)用焦炭和氧化铁炼铁,反应的化学方程式为 2Fe2O3+3C 高温 4Fe+3CO2↑2Fe2O3+3C 高温 4Fe+3CO2↑。生铁炼钢,主要是降低 碳碳元素含量,除去生铁中硅、硫和磷等元素。
(二)铁红(Fe2O3)的制备
用工业烧渣(含有Fe2O3、FeO和SiO2)制备化工原料铁红的实验流程如图1:

(3)酸溶前将烧渣粉碎,目的是 增大接触面积,加快反应速率增大接触面积,加快反应速率。
(4)氧化时发生的反应为2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O反应温度不宜太高,原因是 温度太高,过氧化氢发生分解温度太高,过氧化氢发生分解。
(三)铁触媒的制备
铁触媒是工业合成氨的催化剂,主要成分为Fe3O4。用下列装置对铁触媒的制备进行研究。取48.00g铁红置于装置A中,控制不同的温度对其加热,测得装置B和C的质量变化如表。(资料:)

表:装置B和C的质量变化
高温
高温
温度/℃ | 装置B/g | 装置C/g |
室温 | 300.00 | 400.00 |
550 | 300.45 | 400.55 |
600 | 300.90 | 401.10 |
650 | 301.80 | 402.20 |
②加热到500℃以上,Fe2O3和CH4开始反应,生成铁的其他氧化物、CO2和H2O。温度高于700℃,生成Fe。
(5)加热前后及过程中均需通入CH4,加热前通CH4的目的是
赶尽装置内的空气,防止氧气与CH4反应生成H2O和CO2,影响测定结果
赶尽装置内的空气,防止氧气与CH4反应生成H2O和CO2,影响测定结果
。(6)用铁红制取铁触媒,装置A应控制的适宜温度为
600
600
℃。【答案】Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑;碳;增大接触面积,加快反应速率;温度太高,过氧化氢发生分解;赶尽装置内的空气,防止氧气与CH4反应生成H2O和CO2,影响测定结果;600
高温
【解答】
【点评】
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