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实验题
某实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理进行实验，其装置如下图所示，请回答下列问题。

(1)A处通入气体的化学式为___________，仪器C的名称是___________，C中盛有的试剂是___________；
(2)B处发生反应的化学方程式是____________；该套装置的不足之处是____________，
(3)向20g赤铁矿粉通入足量气体，充分反应后，获得11. 2g铁，则赤铁矿石中三氧化二铁的质量分数为_______________。

本题信息：2008年北京市期中题化学实验题难度较难来源:杨云霞
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本试题 “某实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理进行实验，其装置如下图所示，请回答下列问题。(1)A处通入气体的化学式为___________，仪器C的名称是___________，C中...” 主要考查您对
物质组成元素的质量分数

金属的冶炼（铁的冶炼）
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物质组成元素的质量分数
金属的冶炼（铁的冶炼）

定义：
物质中某元素的质量分数，就是该元素的质量与组成物质的各元素总质量之比。

公式：
某元素的质量分数=

如AmBn中A元素的质量分数=

若题目给出物质的化学式，又同时知道物质的实际质量，则可根据物质的质量×某元素的质量分数=该元素的质量，将其中所含元素的质量求出。同理，物质的质量=某元素质量÷该元素的质量分数。

公式的理解：
计算时应先列式计算，然后代入数据算出结果。如水中氢元素的质量分数=

×100%=

×100%=11.1%而不能写成

×100%=

×100%=11.1%

化学式中质量分数的应用：
①已知物质的质量求所含的某元素的质量
利用公式：元素的质量=物质的质量×该元素的质量分数
②已知元素的质量求物质的质量
利用公式：物质的质量=元素的质量÷该元素的质量分数
③根据元素的质量分数确定物质的化学式

利用化学式的变形比较元素质量分数的大小：
例：

三种铁的氧化物按铁元素的质量分数由大到小排列的顺序为？
解析：三种含铁的氧化物的化学式可变形为

，则三种含铁的氧化物中铁元素的质量分数分别为：

、

，通过比较分母可知：

>Ar(O)，故铁元素的质量分数由大到小排列的顺序为

。

金属冶炼：
金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程

矿石
①工业上能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
②常见的矿石赤铁矿(Fe₂O₃)、黄铁矿(FeS₂)、褐铁矿(Fe₂O₃·xH₂O)、水铝石(Al₂O₃·H₂O)、菱铁矿(主要成分是FeCO₃)、磁铁矿(Fe₃O₄)、方铅矿(PbS)、孔雀石 [Cu₂(OH)₂CO₃]、赤铜矿(Cu₂O)、铝土矿(主要成分是Al₂O₃)、黄铜矿(主要成分是CuFeS₂)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。

铁的冶炼
①原理：把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要的反应原理是：
在高温下，利用还原剂一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，其反应的化学方程式是： Fe₂O₃+3CO

2Fe+3CO₂

②炼铁的原料及作用：
铁矿石：提供原料
焦炭：提供能量，产生还原剂
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。

③设备：高炉

④高炉内有关反应：
a.产生CO提供能量：C+O₂

CO₂；CO₂+C

2CO
b.在高温下用CO将Fe从Fe₂O₃中还原出来：3CO+ Fe₂O₃

2Fe + 3CO₂
c.用石灰石将矿石中的SiO₂转变为炉渣除去。
CaCO₃

CaO+CO₂↑，CaO+SiO₂

CaSiO₃

⑤产品：生铁

炼铁高炉中出铁口低于出渣口的原因：
炼铁高炉中出铁口与出渣口的高低取决于铁水和炉渣的密度〔铁水的密度大于炉渣的密度)。
金属的冶炼方法：
①热分解法(适用于Hg,Ag不活泼的金属的冶炼，加热使其氧化物分解) 如:
2HgO=Hg+O₂↑

②热还原法(适用于金属活动性顺序表中，Zn- Cu金属的冶炼)
a.用H₂作还原剂(优点:制得金属纯度高，污染小) 如:Fe₃O₄+4H₂

3Fe+4H₂O

b.用焦炭、一氧化碳作还原剂(易混入杂质，污染大气，适合工业化大规模生产) 如:
炼铁的反应方程式为Fe₂O₃+3CO

2Fe +3CO₂
炼锌的反应万程式为2ZnO+C

2Zn+CO₂↑

c.用Al作还原剂(铝热剂用来焊接铁轨) 如:
8Al+3Fe₃O₄

9Fe+4Al₂O₃

d.电解法(适用于活泼金属Na,Mg等的冶炼) 如:
2NaCl(熔融)

2Na+Cl₂↑ ；MgCl₂(熔融)

Mg+Cl₂↑

e.湿法冶金(从溶液中通过化学反应来获取金属) 如:
Fe+CuSO₄==Cu+FeSO₄

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