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地壳
海洋

单质
化合物
高温
高炉
内反应生成的一氧化碳
还原
​$3\mathrm {CO}+\mathrm {Fe}_2\mathrm {O}_3\xlongequal[   ]{高温}2\mathrm {Fe}+3\mathrm {CO}_2$​
氧化铁
空气或水
涂油
刷漆
镀耐磨和
耐腐蚀的铬
制造耐腐蚀
的合金

防止金属腐蚀
回收利用废旧金属
合理开采金属矿物
寻找金属的代用品
高炉
赤铁矿石
焦炭
石灰石
硬质玻璃管(或玻璃管)
铁架台
​$3\mathrm {CO}+\mathrm {Fe}_2\mathrm {O}_3\xlongequal[   ]{高温}2\mathrm {Fe}+3\mathrm {CO}_2$​
澄清石灰水变浑浊
处理尾气,防止有毒的一氧化碳逸出污染空气
⑤①③④②
【解析】
1. 工业炼铁的主要设备是高炉,原料为赤铁矿石、焦炭、石灰石。
(1) 根据实验仪器的外形可知,仪器①是硬质玻璃管(或玻璃管),仪器②是铁架台。
(2) 一氧化碳在高温条件下还原氧化铁生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为${3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{\mathrm{高温}}2Fe + 3CO_{2}}$;生成的二氧化碳进入仪器③,会使澄清石灰水变浑浊。
(3) 一氧化碳有毒,会污染空气,C处酒精灯的作用是点燃尾气中的一氧化碳,防止有毒的一氧化碳逸出污染空气。
(4) 实验时先验纯一氧化碳,防止一氧化碳不纯加热发生爆炸;再通入一氧化碳排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸;然后点燃酒精喷灯加热;反应结束后,先熄灭酒精喷灯,继续通入一氧化碳直到装置冷却,防止生成的铁被氧化;最后停止通入一氧化碳,故正确顺序为⑤①③④②。
(5) 焦炭在高炉中除产生高温外,还能和二氧化碳反应生成一氧化碳,作还原剂;生铁出口低于炉渣出口是因为炉渣的密度小于生铁的密度,炉渣会浮在生铁上方。
(6) 生铁中的铁能和稀盐酸反应,观察到固体部分溶解,产生气泡,溶液由无色变为浅绿色,反应的化学方程式为${Fe + 2HCl=FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$;生铁中含有碳,碳不与稀盐酸反应,所以烧杯底部的黑色不溶物是${C}$。
【答案】
工业炼铁主要设备:高炉;原料:赤铁矿石、焦炭、石灰石
(1) 硬质玻璃管(或玻璃管);铁架台
(2) $\boldsymbol{{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{\mathrm{高温}}2Fe + 3CO_{2}}}$;澄清石灰水变浑浊
(3) 处理尾气,防止有毒的一氧化碳逸出污染空气
(4) $\boldsymbol{⑤①③④②}$
(5) 和${CO_{2}}$反应生成${CO}$,作还原剂;炉渣的密度小于生铁的密度
(6) 固体部分溶解,产生气泡,溶液由无色变为浅绿色;$\boldsymbol{{Fe + 2HCl=FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}}$;$\boldsymbol{{C}}$
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、工业炼铁原理、金属与酸反应
【点评】
本题结合实验装置与工业高炉结构图,综合考查实验室模拟炼铁和工业炼铁的相关知识,涵盖实验操作、化学方程式书写、物质性质等内容,需扎实掌握炼铁原理与实验注意事项。
【难度系数】
0.6