Question

某鋼鐵聯合企業的基本生產流程示意圖如下：

請回答下列問題：
（1）設備A的名稱是______．
（2）寫出以磁鐵礦為主要原料在A設備內轉化成鐵的反應的化學方程式______．
（3）在A設備，空氣是從它的下部吹入的，則其中溫度最高的部位在______ （填“上部”、“中部”或“下部”）．
（4）煉鋼時，直接將A設備煉出的“鐵水”（熔融的生鐵）運到煉鋼車間煉鋼，在“鐵水”中吹入純氧就可使煉鋼的反應進行，不需另用燃料加熱．這說明煉鋼時的反應大多為______，反應（填“放熱”或“吸熱”），吹入純氧而不吹入空氣的原因是______．
（5）在煉鋼過程中，檢驗員抽取5g鋼樣，在足量的氧氣中充分燃燒，將生成的氣體用足量澄清石灰水充分吸收，得到0.25g白色沉淀，求該鋼樣燃燒時生成CO₂的質量及鋼樣的含碳質量分數．

Answer 1

解：：（1）工業上由鐵礦煉鐵的設備是高爐；
（2）煉鐵的原理是利用還原劑CO把金屬氧化物還原為金屬單質，自身生成CO₂的過程，反應的化學方程式為：4CO+Fe₃O₄3Fe+4CO₂；
（3）由于碳和氧氣反應放熱，所以應該是下部溫度最高．
（4）物質發生反應，實際上是物質微粒的相互碰撞，微粒濃度越大反應越充分、越劇烈，故煉鋼中選用氧氣而不選空氣是為了促使反應更加劇烈，并獲得更多的熱量，維持其他反應進行；
（5）設生成二氧化碳的質量為x．
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂0
44 100
x 0.25g

x=0.11g
0.11g二氧化碳中碳元素的質量=0.11g×=0.03g
鋼樣中含碳質量分數==0.6%
答：鋼樣中含碳質量分數為0.6%．
故答案為：（1）高爐；（2）4CO+Fe₃O₄3Fe+4CO₂；（3）下部；（4）放熱、使反應快速進行，放出更多的熱，維持其他反應進行；（6）0.6%．
分析：（1）根據工業上由鐵礦煉鐵的設備是高爐進行解答；
（2）煉鐵的原理是利用還原劑CO在高溫下還原Fe₃O₄；
（3）反應在下部進行，所以下部溫度最高．
（4）煉鋼時的反應為放熱反應，所以不需另用燃料加熱；產物中因含有少量雜質而變成生鐵，煉鋼是進一步除去煉出的鐵中的雜質的過程，利用的是氧氣與雜質金屬反應．因為雜質含量本來就不多，所以如果采用空氣的話，氧氣含量只有不到1/5，與雜質金屬接觸的幾率更小了，不利于除雜，氧氣濃度越大碰撞幾率越大也更容易除去雜質；
（5）根據沉淀的量進行計算即可．
點評：本題主要考查煉鐵的設備及原理，其中有考查了還原反應的書寫與配平；從微觀的角度考查化學反應的實質；利用化學方程式進行計算．此類題綜合性較強，相關聯的知識點較多，是中考的一個難點和重點．