中考化学专题复习热点题型归类工业炼铁 3页

工业炼铁 例 1 某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验，并对产物的成分进行探究。 【提出问题】黑色粉末 A 可能是什么呢？ 【进行猜想】(1)小明认为黑色粉末 A 全部是铁粉。请写出铁粉与 CuSO4 溶液反应的化 学方程式____________________。实验过程中采取了过滤，该操作中用到的玻璃仪器有 ________，_______和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是______。 (2)小华认为小明的猜想是错误的，理由是________。 (3)小华提出了猜想①和猜想②，请结合所学知识补充余下的一个猜想。 猜想①；黑色粉末 A 由铁粉和四氧化三铁(Fe3O4)组成 猜想②；黑色粉末 A 由铁粉和氧化亚铁(FeO)组成； 猜想③；________________。 【查阅资料】铁的氧化物都能与稀盐酸，稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色，其余都为 黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。 【实验探究】 方案 实验操作 可能的现象 结论 ① 取适量黑色粉末 A 用磁 铁吸引 黑色粉末全部被吸引 猜想①正确 ② 取适量黑色粉末 A 用磁 铁吸引 黑色粉末部分被吸引 猜想②正确 ③ 取适量黑色粉末 B 加入 足量稀盐酸 黑色粉末全部溶解 猜想②正确 ④ _____________________ ____________________ 猜想③正确 【反思评价】小娟认为方案②和方案③中得出的结论都不正确，其理由是__________。 【得出结论】在高温下，一氧化碳和氧化铁可生成铁，氧化亚铁，四氧化三铁。请写出 只生成氧化亚铁的方程式__________。 解析 Fe 粉与 CuSO4 溶液反应生成 FeSO4 和 Cu，过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、 漏斗、玻璃棒，其中玻璃棒的作用是引流；根据黑色粉末 A 与足量硫酸铜溶液反应后过滤， 还有黑色粉末存在，说明黑色粉末 A 不全部是铁粉，即小明的猜想是错误的；根据小华提 出的猜想①和猜想②，易确定③是：黑色粉末 A 由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成；用 实验方案②、③来证明猜想②是不严谨的，因为黑色粉末中含有四氧化三铁时，也会发生同 样的现象；取适量黑色粉末 B 用磁铁吸引，若黑色粉末部分被吸引，便可证明猜想③是正 确的。 答案 【进行猜想】 (1)Fe + CuSO4==FeSO4 + Cu 烧杯 漏斗 引流 (2)加入足量硫酸铜溶液反应后过滤，还有黑色粉末存在 (3)黑色粉末 A 由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成 【实验探究】取适量黑色粉末 B 用磁铁吸引；黑色粉末部分被吸引。 【反思评价】含有四氧化三铁时，也发生同样的现象 【得出结论】CO + Fe2O3 2FeO + CO2 高温 Fe2O3 目 CO CO2 黑色 粉末 A FeSO4 溶液 CuSO4 溶液 黑色粉末 B 和红色固体 加入足量 CuSO4 溶液 过滤 高温 例 2 钢铁是使用最多的金属材料。在今年的化学活动周中，某校兴趣小组的同学在老 师指导下做了二个有关铁的实验。 实验一：用干燥纯净的一氧化碳还原氧化铁 实验装置如下图： 其中 A 是实验室用草酸(H2C2O4)和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置，反应的化 学方程式是：H2C2O4=====H2O+CO2↑+CO↑。请回答下列问题： (1)B 装置中发生反应的化学方程式是 。 (2)C 装置无明显现象，C 装置的作用是 ，D 装置中浓硫酸的作用是 。 (3)E 装置中的实验现象是 。 (4)F 装置的作用是 、 。 实验二：铝粉和氧化铁粉末反应(铝热反应) 实验装置如下图： 图中纸漏斗由两张滤纸折叠成漏斗状套在一起，使四周都 有四层，点燃镁条后观察到的现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的 白光，放出大量的热，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入细 沙中。 实验后老师作了如下提示：实验中镁条和氯酸钾的作用是提 供反应所需的高温条件，铝粉和氧化铁粉末在高温条件下的反 应叫铝热反应，属于置换反应，该反应常用于焊接钢轨。请写出该反 应的化学方程式 ，该反应中单质铝与一氧 化碳有相似的 (填“氧化”或“还原”)性。 实验后同学们对金属与金属氧化物间的反应产生兴趣，激发了探究热情。 【提出问题】任何金属与金属氧化物在高温条件下都能反应吗？ 同 学们在请教老师后设计了如下实验方案并进行了探究。 【实验方案】 实验组别 实验操作 实验现象 结论 实验 1 取 Zn、CuO 粉末的均匀混合 物于密闭容器中，高温加热。 向冷却后的固体中加入足量 的稀盐酸。 黑色粉末变成 色 固体部分溶解，有气泡产 生，水溶液呈无色。 Zn 和 CuO 能 发生置换反应。 实验 2 取 Mg、CuO 粉末的均匀混合 物于密闭容器中， 高温加热。 向冷却后的固体中加入足量 的稀盐酸。 发生爆炸，黑色粉末变成 红色。 固体部分溶解，有气泡产 生，水溶液呈 色。 实验 3 取 Cu、Fe2O3 粉末的均匀混 合物于密闭容器中，高温加热。 粉末无变化 Cu、Fe2O3 不能 反应。 【实验总结】金属与金属氧化物在高温条件下有些能反应，有些不能反应。 【反思拓展】金属与金属氧化物在高温条件下反应的规律和金属与 的反应相 似。 解析 本题综合考查工业炼铁的方法，并探究金属与金属氧化物的反应规律，信息量大， 难度也比较大。实验一是用草酸分解产生的 CO 来还原 Fe2O3，因制取的 CO 中有 CO2，因 此应先用 NaOH 溶液将 CO2 完全吸收，C 装置中的澄清石灰水是用来检验 CO 中的 CO2 是 否完全被除尽，D 装置中的浓硫酸是对 CO 进行干燥，E 装置中的实验现象是红色粉末逐渐 镁条 氯酸钾 铝粉和氧化 铁的均匀混 合物 盛有细沙 的蒸发皿 纸漏斗 镁条 氯酸钾 铝粉和氧化 铁的均匀混 合物 盛有细沙 的蒸发皿 纸漏斗 浓硫酸 加热 变成黑色，F 装置中的澄清石灰水是用来检验 CO 与 Fe2O3 反应生成了 CO2，由于尾气中仍 然含有 CO，为防止空气污染，应作燃烧处理。实验二是用 Al 在高温的条件下来还原 Fe2O3， 反应生成 Fe 和 Al2O3，Al 在反应中是还原剂，具有还原性；根据 Zn 能与 CuO 发生置换反 应，因此反应现象是黑色粉末变成红色；Mg 与 CuO 在高温加热时发生爆炸，黑色粉末变成 红色，说明反应有 Cu 生成，即 Mg 与 CuO 也能发生置换反应，向 Mg、Cu 中加入稀盐酸， 反应后得到无色 MgCl2 溶液；综合分析：Zn 能置换出 CuO 中的 Cu，Mg 也能置换出 CuO 中的 Cu，而 Cu 不能置换出 Fe2O3 中的 Fe，可得金属与金属氧化物在高温条件下的反应规 律和金属与盐溶液的反应规律相似。 答案 实验一：(1)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O (2)证明二氧化碳已被完全吸收 干燥一 氧化碳气体 (3)红色粉末变成黑色 (4)证明反应生成了二氧化碳 尾气处理 实验二：2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 还原 红 无 镁与氧化铜能发生置换反应 盐 溶液 高温