7.鐵在生產(chǎn)生活中應(yīng)用十分廣泛.鐵的冶煉和利用已成為目前科學(xué)研究和技術(shù)領(lǐng)域中的重要課題.
一、生活中使用的防寒熱貼利用了鐵生銹原理,其工作過程中實現(xiàn)了由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能.
二、鐵礦石冶煉成鐵是一個復(fù)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(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來,得到鐵合金.一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)方程式為Fe
2O
3+3CO
高溫_2Fe+3CO
2.
(1)甲同學(xué)為探究鐵合金中鐵的質(zhì)量分數(shù),先后進行了四次實驗(雜質(zhì)不與稀硫酸反應(yīng)),實驗數(shù)據(jù)如表:
| 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 |
所取合金的質(zhì)量∕g | 10 | 10 | 20 | 30 |
所加稀硫酸的質(zhì)量∕g | 100 | 120 | 80 | X |
生成氫氣的質(zhì)量∕g | 0.3 | 0.3 | 0.3 | Y |
請回答:上表第四次實驗中合金里的鐵恰好與稀硫酸完全反應(yīng),則Y=0.9 g,該鐵合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)是多少(寫出計算過程)?
(2)乙同學(xué)提出單質(zhì)碳也具有還原性,碳還原氧化鐵的化學(xué)方程式為2Fe
2O
3+3C
高溫_4Fe+3CO
2↑,為什么工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石?于是,他模擬工業(yè)煉鐵設(shè)計如下對比實驗(查閱資料獲知NaOH溶液可吸收CO
2氣體):
①取兩份相同質(zhì)量的氧化鐵粉末.一份與足量的碳粉均勻混合放入如圖裝置A的硬質(zhì)試管中;另一份放入如圖裝置B的硬質(zhì)玻璃管中.
![](http://thumb.zyjl.cn/pic3/quiz/images/201703/74/95a0460c.png)
②裝置A和B兩組實驗同時開始進行.在裝置B的反應(yīng)中,實驗開始前,先通CO (選填“通CO“或“加熱“);實驗結(jié)束后,繼續(xù)通入C0直至冷卻至室溫.
此時,發(fā)現(xiàn)裝置B的硬質(zhì)玻璃管中固體完全由紅色變?yōu)楹谏b置A的硬質(zhì)試管中仍有紅色固體.因而他認為焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,不易完全反應(yīng)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.
(3)丙同學(xué)經(jīng)過查閱資料發(fā)現(xiàn)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,試寫出其中的一個生鐵和焦炭都是固體,不易分離.
(4)丁同學(xué)利用圖B裝置,取不同質(zhì)量的鐵的氧化物進行實驗.所得實驗數(shù)據(jù)如下:
實驗序號 | 鐵的氧化物質(zhì)量/g | 生成鐵的質(zhì)量/g |
1 | 4.00 | 2.81 |
2 | 8.00 | 7.62 |
3 | 10.00 | 7.01 |
4 | 12.00 | 8.42 |
5 | 14.00 | 9.81 |
6 | 16.00 | 11.22 |
7 | 18.00 | 12.63 |
8 | 20.00 | 14.03 |
從上表可以看出進行第2次實驗時,所得數(shù)據(jù)十分不可靠,故舍去.請分析造成此種結(jié)果的原因主要可能是反應(yīng)時間太短.