实验9 工业炼铁的原理-【中考得高分】2025年中考化学实验与探究

中考得高分化学实验与探究 实验9工业炼铁的原理 嗣复习实验内容0 【实验过程】 接尾气处 Fe,O 理装置 C0,归 澄清 石灰水 在硬质玻璃管中放入少量氧化铁粉末，先 ,排出装置内的空气后，再 加热玻璃管中的氧化铁，当观察到 时停止加热，继续 ,待 后，停止通入一氧化碳。反应过程中澄清石灰水 【实验原理】 工业炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应，将铁从铁的化合物中还原出来，化学方程式 为 【实验分析】 1.实验开始前，先通入一氧化碳的目的是 ,在反 应结束后仍持续通入一氧化碳的目的是 2.因为 ,所以实验中必须要有尾气处理装置，本实验常用的处理尾气的方法 是 3.工业炼铁 (1)主要设备： 铁矿石、焦炭、石灰石 高炉气体 高炉气体 (2)原料 铁矿石的作用：提供铁元素。 焦炭的作用：a. ;b. 0 石灰石的作用：除去铁矿石中的二氧化硅，形成炉渣。 ③ 热空气的作用：提供氧气。 (3)写出右图工业炼铁高炉对应位置所涉及主要反应的 ② 化学方程式。 ① ① 热空气入口 ② 热空气入口 炉渣 :◆炉渣出口 ③ 生铁出口 生铁 (4)产物：炼得的铁为 ,仍含有少量杂质。 36 第一部分教材实验 幽总结实验要点。 1.酒精喷灯的作用是提供高温，如果使用酒精灯，则需要加金属网罩，目的是集中火焰，提高 温度。 2.实验中一氧化碳须“早来晚走”。 3.装置改进 Fe,O 尾气 C9- Fe,O; co 处理 足量的 氧化铁 澄清石灰水 澄清石 灰水 命品氧化 钠溶液》 优点：双管集气瓶可以检验或吸收 优点：节约能源，减少空气 优点：节约药品 二氧化碳，还能收集多余的一氧 污染 化碳 @强化实验练习© 1.如图甲所示是实验室模拟炼铁的装置图，如图乙所示是炼铁高炉模型，下列说法不正确的是 ( ) 原料入口 Fe,O CO 酒精 澄清 喷灯 石灰水 热空气→酒 炉渣出口 溪生铁出口 甲 乙 A.图甲：实验开始时，应先通一段时间一氧化碳，再点燃酒精喷灯 B.图甲：实验过程中当看到红色固体变成黑色，澄清石灰水变浑浊，说明一定有铁生成 C.图乙：高炉炼铁的原料有铁矿石、石灰石、焦炭、热空气 D.图乙：向高炉中投入含氧化铁160t的赤铁矿石，最多可得含杂质2%的生铁114.3t 2.[装置创新]利用甲酸(HCOOH)与浓硫酸制备CO,并用如图所示的实验装置验证CO的有 关性质。已知：HCOOH 浓硫酸 CO个十H2O。下列说法不正确的是 () 60≈80℃ 甲酸 (HCOOH 足量 的澄 浓硫酸 清石 80℃ Fe,O 灰水 热水 甲 丙 戊 A.实验时，先点燃乙处的酒精喷灯，再滴加HCOOH 37 中考得高分化学实验与探究 B.装置丙的作用是防止倒吸 C.装置丁既可以检验CO2,又可以收集CO D.随着反应的进行，浓硫酸的浓度降低，产生CO的速率减小 3.(2024·山东滨州)小明和同学们在学习工业炼铁的原理后，想通过自制一氧化碳模拟工业 炼铁的化学原理。 【查阅资料】①二氧化碳和炭粉在高温条件下反应生成一氧化碳；②饱和碳酸氢钠溶液不与 二氧化碳反应；③饱和碳酸氢钠溶液能吸收氯化氢气体；④一氧化碳既不与氢氧化钠溶液反 应也不与澄清石灰水反应。 【设计并进行实验】同学们设计并进行了如图所示的实验（装置的气密性良好）。 稀盐酸 炭粉 氧化铁 二二” 石灰石 饱和碳酸浓硫酸 足量氢氧澄清 浓硫酸 澄清 氢钠溶液 化钠溶液石灰水 石灰水 B D F E G 制二氧化碳并除杂 制一氧化碳并除杂 模拟工业炼铁原理 【实验分析】请结合实验回答下列问题。 (1)装置A中发生反应的化学方程式为 (2)装置C的作用是 (3)装置E中发生反应的化学方程式为 (4)反应完毕，装置H中玻璃管内观察到的现象是 该反应的还 原剂是 (填化学式)。 (5)装置J中点燃的酒精灯的作用是 4.[装置创新]实验室用氧化铁粉末模拟炼铁，装置如图1所示。 氧化铁 (1)实验时，先通CO再加热的目的是 足量 NaOH (2)①硬质玻璃管中观察到的实验现象是 溶液 ②装置B的作用是 图1 (3)某同学用如图2所示两组实验开展进一步探究。 4.8 g Fe,O 接尾气处 理装置 4.8gFe,03 接尾气处 理装置 图2 完全反应后，两组实验的生成物均为黑色粉末（纯净物），分别用两组生成物进行如下 第一部分教材实验 实验： 步骤 实验操作 甲组 乙组 1 称量黑色粉末的质量 mi m2 2 取黑色粉末，用磁铁吸引 能被吸引 能被吸引 取黑色粉末，加入足量的稀盐酸 固体全部溶解，有大量气泡 固体不溶解，无气泡产生 取黑色粉末，加入足量的硫酸铜溶液 有红色物质析出 无红色物质析出 ①兴趣小组通过甲、乙两组实验，证明 对CO与Fe2O3反应的产物有影响。 ②甲组所得黑色粉末与稀盐酸反应的化学方程式为 ③查阅资料发现：常温下F3O4几乎不与稀盐酸或硫酸铜溶液反应。某同学猜想乙组的 生成物为Fe3O4。该同学称量黑色粉末的质量m2= g,证实了自己的猜想。 5.(2023·广东广州)某小组采用图1所示实验装置探究C0还原Fe2O3时，出现了争论。甲 同学观察到固体由红色变成黑色，推断黑色固体是F;乙同学提出质疑，认为黑色固体可能 是Fe3O4,并查阅了资料得知Fe3O4可被磁铁吸引，几乎不溶于稀的酸溶液。 Fe,O CO- 、尾气处理 -NaOH 图1 图2 (1)制备C0的原理是HCOOH浓硫酸 CO个+H2O(HCOOH在常温下为液态)，图2所示 的三种气体发生装置中，可用于制备CO的是 (填序号)。 (2)若甲同学推断正确，反应的化学方程式为 (3)对乙同学提出的质疑进行分析和验证。 ①定量分析物质组成可知，该反应生成Fe3O4是合理的，理由是 ②该小组通过对黑色固体进行检验，证明其中同时含有Fe3O4和Fe。检验的操作和现 象是：取样于试管中， (4)该小组为探究CO还原F2O3与温度的关系，走访某钢铁厂。工程师用SDTQ热分析仪 对该反应进行研究，根据不同温度下所得固体的质量，推导对应的固体成分，结果如图。 ①用CO炼铁时，还原Fe2O3的温度应不低于 固体质量/g 50 (选填“400”“600”或“800”)℃。 48.0 Fe.O 45 Feo ②图中的x= ③该小组查阅资料得知酒精灯加热温度为600℃ 40 左右，他们发现上述对黑色固体成分的检验结果 35 Fe 与图像有矛盾，推测黑色固体在冷却过程中发生 30 了以下反应： 01002003004005006007008009001000 —Fe304+ 反应温度/℃和分离来控制反应的发生和停止。(4)①石灰石和稀 盐酸反应生成的CO2中会混有稀盐酸挥发出的HC1 气体，饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中混有的 HCl,装置G中的AgNO,溶液可以和HCI反应生成 AgCl白色沉淀，所以装置G的作用是检验CO2中的 HCl是否已除净。②由图2可知，50s时烧杯中溶液 的pH≈10，此实验条件下Na2CO3溶液的pH≈11.6， NaHCO3溶液的pH≈8.3，则此时正在发生反应 Na2 CO,十CO2+HO-2 NaHCO3,溶液中的溶质是 Na2CO3、NaHCO3。③l50s时，通入的CO2已经过 量，CO2和水反应生成H2CO3,使溶液呈酸性，溶液的 pH<7。 实验9工业炼铁的原理 复习实验内容 【实验过程】通入一氧化碳点燃酒精喷灯红棕色粉末 变成黑色通入一氧化碳玻璃管内物质冷却变浑浊 【实验原理)3C0+Fe,O,高温2Fe+3C0, 【实验分析】1.排净装置内的空气，防止加热一氧化碳与空 气的混合物时发生爆炸防止刚生成的铁重新被氧化 2.一氧化碳有毒在尾气出口放一个点燃的酒精灯 3.(1)高炉(2)提供热量生成还原剂一氧化碳 高温」 (3)①C+02 高温c0,②c0,+C高温2C0③3C0+ Fe,0,高温2Fe十3C0,（④)生铁 强化实验练习 1.B解析：实验开始时，应先通一段时间一氧化碳，目的 是把装置中的空气排净，以免加热一氧化碳与空气的 混合物时发生爆炸，再点燃酒精喷灯，A正确；一氧化 碳还原氧化铁的过程中，也可能生成黑色的四氧化三 铁或氧化亚铁，故实验过程中当看到红色固体变成黑 色，澄清石灰水变浑浊，不能说明一定有铁生成，B错 误；高炉炼铁的原料有铁矿石、石灰石、焦炭、热空气， C正确；设最多可得含杂质2%的生铁的质量为x, 3C0+Fe,0, 高温2Fe十3C0, 160 112 160t (1-2%)x 160160t 112(1-2%)x x≈114.3t,D正确： 11 2.A解析：先滴加甲酸，产生一氧化碳，将装置内的空气 被排净，再点燃乙处的酒精喷灯，防止加热一氧化碳与 空气的混合物时发生爆炸，A错误；一氧化碳与氧化铁 在高温下反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳与澄清石 灰水反应，消耗了二氧化碳，装置内压强减小，澄清石 灰水容易倒吸，导致“W”形玻璃管炸裂，故装置丙的作 用是防止倒吸，B正确，二氧化碳能使澄清石灰水变浑 浊，故装置丁可以检验二氧化碳，同时一氧化碳与澄清 石灰水不反应，可用排水法收集一氧化碳，C正确；生 成一氧化碳的反应同时也有水生成，随着反应的进行， 浓硫酸的浓度降低，产生一氧化碳的速率减小， D正确。 3.(1)CaCO3+2HCl—CaCl2+HO+CO2↑(2)干燥 二氧化碳气体（或除去水蒸气）(3)CO2+2NaOH 一Na2CO3十HO(4)固体由红棕色变成黑色CO (5)处理尾气，防止一氧化碳污染空气解析：(1)石灰 石的主要成分碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和 二氧化碳。(2)装置A中生成的二氧化碳中混有杂质 氯化氢气体和水蒸气，装置B中的饱和碳酸氢钠溶液 能吸收氯化氢，装置C中的浓硫酸具有吸水性且不与 二氧化碳发生反应，能干燥二氧化碳气体。(3)在装置 D中二氧化碳和炭粉在高温条件下反应生成一氧化 碳，剩余的二氧化碳在装置E中和氢氧化钠溶液反应 生成碳酸钠和水。(4)装置F能检验二氧化碳是否完 全被吸收，装置G能干燥一氧化碳气体，在装置H中 一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化 碳，反应完毕，装置H中玻璃管内观察到固体由红棕 色变成黑色；该反应中一氧化碳得到氧元素，是还原 剂。(5)因为一氧化碳有毒，所以装置J中点燃的酒精 灯的作用是处理尾气，防止一氧化碳污染空气。 4.(1)排净装置内的空气，防止加热CO与空气的混合物 时发生爆炸(2)①红棕色粉末变成黑色②吸收 CO2并收集CO(3)①温度②Fe+2HC1 FeCl2十H2个③4.64解析：(1)实验时，先通C0再 加热是为了排净装置内的空气，防止加热CO与空气 的混合物时发生爆炸。(2)①一氧化碳具有还原性，可 以将氧化铁还原为铁，硬质玻璃管中观察到红棕色粉 末变成黑色。②装置B中足量的NaOH溶液可以吸 收二氧化碳，同时可以收集一氧化碳，防止其污染空 气。(3)①酒精喷灯和酒精灯加热的温度不同，通过图 2中甲、乙两组实验可以证明温度对CO与Fe2O,反应 的产物有影响。②甲组所得黑色粉末能与稀盐酸反 应，也能与硫酸铜反应析出红色物质，说明该黑色粉末 为铁，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。③根据 质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不 变，故FeO,中铁元素的质量=Fe2O,中铁元素的质 量=4.8g× 112 ×100% =3.36g,所以Fe3O4的质 160 168 量m2=3.36g÷ 232 ×100%=4.64g。 5.(1)C(2)3C0+Fe20, 高 2Fe+3CO2(3)①根据 质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变②滴 加足量的稀盐酸（或稀硫酸），观察到黑色固体部分溶 解，有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色(4)①800 ②33.6③4 FeO Fe解析：(1)由制备C0的原理 根据反应物的状态和反应条件，应选用液体加热型的 发生装置C。(2)CO和FeO在高温条件下反应生成 Fe和CO2。(3)①根据质量守恒定律，化学反应前后 元素的种类不变，反应物中含有铁、氧元素，则可以生 成FeO4。②由题意可知，FeO4几乎不溶于稀的酸溶 液，而Fe可以和稀的酸溶液反应生成H2,则可以取样 滴加足量的稀的酸溶液，观察到黑色固体部分溶解，有 气泡产生，溶液由无色变成浅绿色，则证明黑色固体中 同时含有FeO:和Fe。(4)①分析图像可知，温度在 800℃以上时，反应的产物是Fe。②根据质量守恒定 律，化学反应前后元素的种类和质量均不变，FO,中 的铁元素全部转移到Fe中，Fe2O3中铁元素的质量为 48.0gX6100%=33.6g,则图中x=33,6。 ③分析图像可知，温度在600℃左右时，反应的产物是 FeO,推测FeO在冷却过程中分解生成了FeO,和Fe。 实验10探究金属的化学性质 复习实验内容 【实验过程】1.发出耀眼的白光，放出热量，生成白色固体 2Mg十O,点燃2Mg0颜色变暗失去金属光泽，铝片（或 铝丝)变软但不滴落4A1十30，点燃2A,0,剧烈燃 烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体3Fe十20，点燃 Fe,0:红色固体变成黑色2Cu十0，△2Cu02.锌 粒表面产生较多气泡Zn+H2SO,一ZnSO,十H2个（或 Zn+2HCl—ZnCl+H个)铁片表面产生少量气泡，溶 液由无色变为浅绿色Fe+H2SO.—FeSO.十H2个 (或Fe+2HCl-FeCl,+H2个)铜片表面无明显现象 3.铁丝表面有红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色 Fe十CuSO,-FeSO,+Cu 【实验结论】1.金属氧化物2.氢气盐3.金属盐 强化实验练习 1.C解析：金属片M上仅③处有明显现象，说明M能 与硝酸银溶液反应，不能与稀硫酸、硫酸亚铁溶液反 应，得出金属活动性铁>氢>M>银，金属片N上仅⑤ 处无明显现象，说明N能与稀硫酸、硝酸银溶液反应， 不能与硫酸亚铁溶液反应，得出金属活动性铁>N> 氢>银，则四种金属的活动性由强至弱的顺序为铁、 N、M、银。 2.(1)防止反应产生的高温固体溅落瓶底，避免集气瓶炸 裂火柴燃烧消耗了较多的氧气，使氧气不足(2)氢 气加入等体积等浓度的稀盐酸(3)Cu十2AgNO 一Cu(NO,)2+2Ag取少量硫酸亚铁溶液于试管 中，伸入一根洁净的铜丝（答案合理即可）无明显变 化（答案合理即可）解析：(1)做铁丝燃烧实验时，集 气瓶底部水的作用是防止反应产生的高温固体溅落瓶 底，避免集气瓶炸裂；实验中，观察到发出白光后铁丝 并未燃烧，原因是没有等火柴快燃尽就将铁丝伸入了 集气瓶，火柴燃烧消耗了较多的氧气，使氧气不足，铁 丝无法燃烧。(2)铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢 气，铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，所以两个反应 均生成了氢气；实验二是通过铁片和铝片与稀盐酸反 应生成气泡的快慢来比较铁和铝的金属活动性强弱， 根据控制变量法，需要控制铁片和铝片的大小相同，稀 盐酸的体积和浓度相同。(3)铜和硝酸银反应生成硝 酸铜和银；根据金属活动性顺序，位于前面的金属能把 位于后面的金属从其盐溶液里置换出来，故实验三已 经证明了铜的金属活动性比银强，所以还须证明铁的 金属活动性比铜强，则可以将铜丝伸入亚铁盐溶液中， 观察到无明显变化，或将铁丝伸入铜盐溶液中，观察到 铁丝表面有红色固体生成，溶液由蓝色变成浅绿色，均 可证明铁的金属活动性比铜强。 3.(1)化合(2)铝能和氧气反应生成致密而结实的氧化 铝薄膜液(3)不能(4)H22A1+3CuSO4 Al2(SO4)3十3Cu解析：(1)铝在常温下与氧气反应生 成氧化铝，该反应由两种物质生成另一种物质，属于化 2