例1 多数金属以矿物形式存在于自然界,金属矿物可用来冶炼金属。 冶炼方法 热还原法 电解法 热分解法
反应表示式(其他产生略去)
金属A的氧化物+碳(或一氧化碳等)
金属B的化合物金属C的氧化物
金属B 金属C
金属A
代表性金属 锌、铜 钾、铝 汞、银
(1)工业上常用赤铁矿(主要成分是Fe2O3)与CO在高温下炼铁,反应的化学方程式是_______________________。
(2)用氧化铝冶炼金属铝的化学方程式是___________________。
(3)若从铅的矿物中冶炼铅, 可使用上述方法中的_________,理由是________________。解析 本题主要考查金属冶炼的常见方法。(1)一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳;(2)氧化铝在通电的条件下分解为铝和氧气;(3)铅在金属活动顺序中位于锌和铜之间,所以若从铅的矿物中冶炼铅,要用热还原法。
答案 (1)Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2 (2) 2Al2O通电4Al+3O2↑ (3)热还原法 铅在金
高温
属活动顺序中位于锌和铜之间
例2 某同学用如图装置,进行有关碳及其氧化物的实验(图中夹持已略去),在完成气密性检査后加入药品,并已在装置中充满二氧化碳。
(1)填写表格中的空白内容:
实验步骤
①缓缓通入CO2,点燃A
实验现象
实验分析
木炭粉减少,D中有气泡产生、硬质玻璃管中发生反应的化
学方程式为C+CO2===2CO 以上实验说明________具有
高温
处酒精喷灯,加热一段时间 澄清石灰水变浑浊且________ ②点燃B处酒精喷灯,加
B处玻璃管内________
热一段时间
③停止通入二氧化碳,熄灭A、B两处的火焰
C中有D中液体进入
还原性
/
(2)有同学认为该装罝需要添加尾气处理装置,你认为是否需要并说明理由__________。 解析 (1)①点燃A处酒精喷灯一段时间,碳还原二氧化碳生成一氧化碳,因此木炭粉减少,反应产生的一氧化碳及剩余的二氧化碳进入D中,二氧化碳能使石灰水变浑浊,②点燃B处酒精灯,同时D装置中液体被进入一氧化碳气体压出D装置进入E;一段时间,前面碳还原二氧化碳生成一氧化碳,一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳,因此B处黑色粉末变为红色,说明碳和一氧化碳具有还原性。(2)该装置不需要添加尾气处理装置,因为过量一氧化碳已收集在D中,并没有排放到空气中,不会造成污染。
答案 (1)①石灰水沿右侧导气管进入E ②红色粉末变为黑色 碳和一氧化碳 (2)不需要,未反应的CO进入D装置不会逸散到空气中(合理即可)
例3 高温下一氧化碳与氧化铁反应最终生成铁和二氧化碳。 (1)根据化学方程式计算,16g氧化铁完全反应最多生成铁的质量。
(2)实验过程中,当16g氧化铁全部变为黑色粉末时停止加热,反应生成4.4g二氧化碳,测得黑色粉末中有2.8g铁,还有一种铁的氧化物(铁的氧化物中,氧化亚铁和四氧化三铁是黑色)。计算确定黑色粉末中的氧化物是氧化亚铁还是四氧化三铁。
解析 (1)设16g氧化铁完全反应最多生成铁的质量为x。 Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2 160 112 16g x
解得:x=11.2g
112 48 (2)16g Fe2O3中铁元素的质量=16g× ×100%= 11.2g、氧元素的质量=16g× ×
160 160 100%= 4.8g,而实际得到铁的质量为2.8g,说明生成的铁的氧化物中含有铁元素的质量=11.2g-2.8g=8.4g;再根据反应共生成4.4gCO2,可求出16g Fe2O3中有1.6g氧元素与CO结合,说明生成的铁的氧化物中含有氧元素的质量=4.8g-1.6g= 3.2g,故黑色粉末中铁的氧化物中8.4g 3.2g 3
铁元素与氧元素的原子个数比= ﹕ = ,说明该铁的氧化物为Fe3O4。
56 16 4
答案 (1)11.2g (2)四氧化三铁
高温
跟踪练习 1.工业上用100t含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿石,理论上可以冶炼出含铁96%的生铁的质量是( )
A.56t B.58.3t C.70t D.72.9t
2.如图装置可作一氧化碳还原氧化铁的实验,并检验生成的气体产物。
(1)B装置玻璃管里可观察到的现象为__________________。 (2)C装置中反应的化学方程式为__________________。
(3)实验结束后,若要确定A装置的溶液中溶质的成分,请设计合理的实验方案,简要写出实验步骤、现象和结论。(提示:Na2CO3溶液呈碱性)
答案 1.B 2.(1)红色固体变黑 (2)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O (3)向试管中加入过量的氯化钙溶液,若有白色沉淀生成,则溶质中含有碳酸钠;静置,取上层清液,向其中加入酚酞溶液,若上层清液变红,则溶质中含有氢氧化钠
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