Question

7．高爐煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要成分為Fe₂O₃）、焦炭、空氣等，主要反應流程如圖所示：
[焦炭]$\stackrel{反應（a）}{→}$[二氧化碳]$\stackrel{反應（b）}{→}$[一氧化碳]$\stackrel{反應（c）}{→}$[鐵]
寫出上述反應的化學方程式：
（1）反應（a）C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂
（2）反應（b）CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO
（3）反應（c）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（4）用如圖所示裝置模擬反應（c），已知反應前赤鐵礦的質量為10g，反應一段時間后固體質量變?yōu)?.4g，求參加反應的CO的質量為2.8g．
（5）尾氣應怎樣處理：點燃．

Answer 1

分析 高爐煉鐵的高爐中發(fā)生一系列化學變化，首先焦炭與空氣中的氧氣生成二氧化碳，然后生成的二氧化碳繼續(xù)與焦炭反應生成氣體還原劑一氧化碳，接下來一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，從而冶煉得到生鐵．
已知反應前赤鐵礦的質量為10g，反應一段時間后，剩余固體的質量為8.4g，可結合反應的化學方程式利用差量法進行分析解答；
根據根據一氧化碳有毒和能燃燒的性質考慮尾氣處理；

解答 解：（1）焦炭為單質碳，在高溫條件下與空氣中氧氣反應生成二氧化碳；故答案為：C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂；
（2）二氧化碳在高溫條件下，與焦炭繼續(xù)發(fā)生化合反應生成具有還原性的氣體一氧化碳；故答案為：CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO；
（3）一氧化碳在高溫條件下，與赤鐵礦石中的氧化鐵發(fā)生氧化還原反應，生成鐵和二氧化碳；故答案為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）解：參加反應的CO的質量為x，
固體減少的質量是10g-8.4g=1.6g
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂    差量    
84   160      112          48
x                 10g-8.4g=1.6g
則$\frac{84}{x}=\frac{48}{1.6g}$，解得x=2.8g
答：參加反應的CO的質量為2.8g．
（4）根據根據一氧化碳有毒和能燃燒的性質考慮尾氣處理；所以點燃尾氣生成二氧化碳，排到空氣中；
故答案為：
（1）C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂；（2）CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO；（3）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；（4）2.8．（5）點燃．

點評 高爐煉鐵是利用焦炭先后與氧氣、二氧化碳反應形成氣體還原劑一氧化碳，然后利用一氧化碳還原氧化鐵得到鐵和二氧化碳．