Question

铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生

铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来．一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为______．某化学兴趣小组同学在学习炼铁的相关内容时，对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究．【提出问题】单质碳也具有还原性，碳还原氧化铁的化学方程式为______．为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全．【进行实验】实验步骤及注意事项如下：①称取两份相同质量的氧化铁粉末．一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中；另一份放入下图装置B的玻璃管中．②装置A和B两组实验同时开始进行．在装置B的反应中，实验开始前应先______（选填“通CO”或“加热”）； 实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是______．【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由______时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），装置A的试管中仍有______．【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因．【交流与反思】经过查阅资料和讨论，该小组同学发现除了上述原因外，工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因，试写出其中的一个：______．【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生．为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2，将该气体通过下图的检验装置，正确的连接顺序是______（选填字母，装置可重复使用）．经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO2，因此装置A的不足之处是______．【拓展延伸】乙同学用下图测定铁的相对原子质量，主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）：①连接装置并检查装置气密性；②加入药品和水；③记录c中液面刻度（c为带有刻度的玻璃管）；④由a向b中滴加稀硫酸至过量；⑤待b中不再有气体产生并恢复至室温后，记录c中液面刻度，计算得到气体的体积为V mL（经查，室温室压下该气体密度为ρ g/L）．（1）检验该装置气密性的方法是______．（2）为使测得的气体体积更精确，记录c中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应______．（3）如果实验过程中，发现稀硫酸的量不足，应______（选填“中途加酸”或“重新实验”）．（4）丙同学发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是______．

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Answer 1

一氧化碳还原氧化铁的化学反应式是：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂．
故答案为：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
【提出问题】碳还原氧化铁的化学反应式是：3C+2Fe₂O₃

高温  .

4Fe+3CO₂↑．
故答案为：3C+2Fe₂O₃

高温  .

4Fe+3CO₂↑；
【进行实验】为防止一氧化碳与空气混合加热时，引起爆炸，在实验前要先通入CO；防止高温下铁又被进入的空气氧化，实验结束后，应继续通入CO直至冷却至室温．
故答案为：通入CO；防止高温下铁又被进入的空气氧化；
【实验现象】因氧化铁是红色，铁粉是黑色，B中的氧化铁被完全还原后，由红色变成黑色．此时由于A中的氧化铁还没有被完全还原，仍有红色物质．
故答案为：红色变为黑色；红色物质；
【交流与反思】实验完成后还要考虑分离出所要得到的铁，焦炭和铁都是固体，不易分离，也是不用碳还原氧化铁的原因．
故答案为：焦炭是固体，不容易和生成的铁分离（合理即可）
【完善实验】澄清石灰水可以检验二氧化碳、氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳、一氧化碳可以还原氧化铜并生成二氧化碳气体，所以先用C检验二氧化碳的存在，为防止二氧化碳影响实验的结论，再用D中的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，再次连接C检查二氧化碳是否被完全吸收；然后将气体通过E，并再次连接C，如果氧化铜由黑色变成红色，C中的澄清石灰水变浑浊，说明有一氧化碳气体．因有一氧化碳存在，要进行尾气处理，而图中缺少此装置．
故答案为：C→D→C→E→C；缺少尾气处理装置；
【拓展延伸】（1）注意检验该装置的气密性的方法：提高d管，静止片刻后，c、d液面仍存在高度差，则气密性良好．
故答案为：提高d管，静止片刻后，c、d液面仍存在高度差，则气密性良好；
（2）除使视线与凹液面的最低处相平外，还应d处观察上升的是否与c中下降的一致．
故答案为：使d、c中的液面相平；
（3）中途添加酸时，会造成气体逸散，影响气体体积的精确测量，所以要重新实验．
故答案为：重新实验；
（4）已知气体的体积，根据密度，可以求出气体的质量，但不知道装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量），无法计算．实验中由于数据缺乏而无法计算，该步骤是：装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量）．
故答案为：测量装置B反应后所得的固体质量（或测量铁粉的质量）．