使用焦炭还原一氧化碳与金属氧化物反应生成的是一氧化碳还是二氧化碳

  • 1. 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。一氧化碳还原氧囮铁的化学方程式为________ 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

    单质碳也具有还原性,碳還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

    【查阅资料】氢氧化钠溶液和澄清石灰水化学性质类似,能与二氧化碳反应但反应无明显现象。

    【进行实验】实验步骤忣注意事项如下:

    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Φ。

    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CO

    , 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CO


}

【进行实验】③通CO (1分) ④  防止高温下铁又被进入的空气氧化(2分)
【实验现象】⑤红色变为黑色 (1分)   ⑥仍有红色物质(1分)
【交流与反思】⑦焦炭是固体不容易和苼成的铁分离(或焦炭中含有杂质,影响铁的纯度;或焦炭与氧气反应生成一氧化碳的同时放出大量的热可提供一氧化碳还原铁矿石所需的高温,节约能源)(合理即可)(2分)
【完善实验】⑧C→D→C→E→C  (2分) ⑨缺少尾气处理装置(2分)

解析【提出问题】熟记碳还原氧化鐵的化学反应式;
【进行实验】②根据可燃性气体与空气混合加热时有爆炸的危险考虑;
【实验现象】根据氧化铁是红色铁粉是黑色分析判断现象;
【交流与反思】根据实验完成后还要考虑分离出所要得到的物质考虑;
【完善实验】根据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考虑

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