Ⅱ. 模拟工业炼铁的微型实验如图 3 所示。
(6) 制备 CO 的原理是: $\ce{HCOOH\xrightarrow[80° C]{浓硫酸} CO\uparrow + X}$(甲酸 $\ce{HCOOH}$ 在常温下为液态,浓硫酸具有吸水性)。该化学方程式中 X 的化学式是
$\ce{H_{2}O}$
。装置 A 产生的 CO 气流具有干燥、
平稳
(填“快速”或“平稳”)的特点。
(7) 模拟炼铁实验开始时应先
a
(填字母)。
a. 推动盛放甲酸的注射器活塞
b. 点燃酒精灯
(8) 尾气处理:分析反应排出的尾气成分,可知装置 C 用于防倒吸,装置 D 的作用除了检验反应产生的二氧化碳之外,还有
收集一氧化碳
。
(9) 现象定性分析:反应后固体全部变黑,同学们认为反应后的黑色粉末中还可能含有 $\ce{Fe_{3}O_{4}}$。
已知:$\ce{Fe_{3}O_{4}}$ 能溶于稀 $\ce{H_{2}SO_{4}}$,且有 $\ce{Fe^{3+}}$ 生成;$\ce{Fe^{3+}}$ 遇到硫氰化钾溶液显血红色。
为证明黑色粉末成分,某同学取少量样品于烧杯中,加过量稀 $\ce{H_{2}SO_{4}}$,充分反应后,滴加少量硫氰化钾溶液,证明黑色粉末中含有 $\ce{Fe}$ 和 $\ce{Fe_{3}O_{4}}$ 的现象是
有气泡产生,溶液变为血红色
。
答案：(6) $\ce{H_{2}O}$ 平稳
(7) a
(8) 收集一氧化碳
(9) 有气泡产生,溶液变为血红色
Ⅲ.其他炼铁方法。
(10) 随着中国铁路的发展，高铁时代已经来临，为适应提速要求，需把原有短轨连接成超长轨，工程技术人员常用点燃铝热剂(铝粉和氧化铁粉末的混合物)的方法，使其在高温条件下发生置换反应，放出大量的热，生成熔融状态的铁，从而焊接钢轨间的缝隙。请写出该反应的化学方程式：
$2\ce{Al}+\ce{Fe_{2}O_{3}}\xlongequal{高温}2\ce{Fe}+\ce{Al_{2}O_{3}}$
。
答案：(10) $2\ce{Al}+\ce{Fe_{2}O_{3}}\xlongequal{高温}2\ce{Fe}+\ce{Al_{2}O_{3}}$
解析:(4) 炉内不同区域发生的主要化学反应不同,因此各处温度不同,在鼓风口附近由于空气充足,焦炭完全燃烧,放出的热量最多,温度达到最高值,故离风口近的A区温度大于B区。(6) 注射器可以控制甲酸加入速率,因此装置A产生的CO气流具有干燥、平稳的特点。(7) 模拟炼铁实验开始时应先推动盛放甲酸的注射器活塞,使产生的一氧化碳排净装置内的空气,以防加热时发生爆炸。(8) 二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊,用于检验二氧化碳,一氧化碳难溶于水,与氢氧化钙不反应,则装置D的作用是检验二氧化碳,收集一氧化碳。(9) 铁能与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,四氧化三铁和硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁,硫酸铁中含有铁离子,能使硫氰化钾溶液变为血红色,若黑色粉末中含有铁和四氧化三铁,在加入硫酸充分反应时会有气泡产生,再加入硫氰化钾后,溶液会变为血红色。
