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.一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)方程式為
.某化學(xué)興趣小組同學(xué)在學(xué)習(xí)煉鐵的相關(guān)內(nèi)容時,對煉鐵時還原劑的選擇進(jìn)行了如下探究.
【提出問題】單質(zhì)碳也具有還原性,碳還原氧化鐵的化學(xué)方程式為
.為什么工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石?
【猜想與假設(shè)】焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應(yīng)不易完全.
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)如下:
①稱取兩份相同質(zhì)量的氧化鐵粉末.一份與足量的碳粉均勻混合放入下圖裝置A的試管中;另一份放入下圖裝置B的玻璃管中.
②裝置A和B兩組實(shí)驗(yàn)同時開始進(jìn)行.在裝置B的反應(yīng)中,實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先
(選填“通CO”或“加熱”); 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)繼續(xù)通入CO直至冷卻至室溫,其原因是
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【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】當(dāng)裝置B的玻璃管中固體完全由
時(選填“紅色變?yōu)楹谏被颉昂谏優(yōu)榧t色”),裝置A的試管中仍有
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【解釋與結(jié)論】焦炭和鐵礦石都是固體,接觸面積小,反應(yīng)確實(shí)不易完全,這可能是工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石的一個原因.
【交流與反思】經(jīng)過查閱資料和討論,該小組同學(xué)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:
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【完善實(shí)驗(yàn)】聯(lián)想到單質(zhì)碳的一些化學(xué)性質(zhì),甲同學(xué)認(rèn)為在碳還原氧化鐵的反應(yīng)中可能還會有CO產(chǎn)生.為了證明碳還原氧化鐵所得的氣體中含有CO和CO
2,將該氣體通過下圖的檢驗(yàn)裝置,正確的連接順序是
(選填字母,裝置可重復(fù)使用).經(jīng)過檢驗(yàn),證實(shí)碳還原氧化鐵所得的氣體中確實(shí)含有CO和CO
2,因此裝置A的不足之處是
.
【拓展延伸】乙同學(xué)用下圖測定鐵的相對原子質(zhì)量,主要實(shí)驗(yàn)步驟如下(必要的固定裝置已略去):
①連接裝置并檢查裝置氣密性;
②加入藥品和水;
③記錄c中液面刻度(c為帶有刻度的玻璃管);
④由a向b中滴加稀硫酸至過量;
⑤待b中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后,記錄c中液面刻度,計算得到氣體的體積為V mL(經(jīng)查,室溫室壓下該氣體密度為ρ g/L).
(1)檢驗(yàn)該裝置氣密性的方法是
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(2)為使測得的氣體體積更精確,記錄c中液面刻度時,除使視線與凹液面的最低處相平外,還應(yīng)
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(3)如果實(shí)驗(yàn)過程中,發(fā)現(xiàn)稀硫酸的量不足,應(yīng)
(選填“中途加酸”或“重新實(shí)驗(yàn)”).
(4)丙同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中由于缺少某一步驟導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺乏而無法計算,該步驟是
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