炼铁,在初中化学中,涉及的考点比较多,今天单独拿出来说一说。
1、Fe,铁是我们日常生活中是最常见的一种金属。铁的化学性质在金属中表现得比较特别。当铁单质在溶液中发生置换(氢和金属离子)反应时,生成二价的亚铁离子;在和氧气反应时,缓慢反应生成Fe₂O₃,在氧气中燃烧生成Fe₃O₄。
2、炼铁的原理是利用一氧化碳还原氧化铁:
Fe2O3 3CO高温条件=2Fe 3CO2
是一个比较复杂的化学方程式,考试涉及到比较多,大家最好能记住(包括配平)。后面的二氧化碳不带向上箭头,是因为反应物也有气体一氧化碳。
3、实验室一氧化碳还原氧化铁的装置比较复杂:
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在装置尾部加入酒精灯燃烧,是处理尾气中残余的一氧化碳,避免污染空气,注意不能用点燃的方法。
实验结束后要先撤喷灯后停止一氧化碳,防止铁被空气重新氧化和石灰水回流,最后撤装置末尾用来处理参与一氧化碳气体的酒精灯。
4、工业炼铁涉及到的反应较多:
其反应式为:
Fe2O3 3CO==2Fe 3CO2(高温) (还原反应)
Fe3O4 4CO==3Fe 4CO2(高温)(还原反应)
炉渣的形成:
CaCO3=CaO CO2 (条件:高温)
CaO SiO2=CaSiO3 (条件:高温)
5、炼铁过程中涉及安全的问题与化学知识密切:
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①炼铁厂煤气中毒事故危害最为严重,死亡人员多,原因是一氧化碳为重要原料,一旦泄漏会造成人员中毒。大家可能会有这样的疑问,为什么不用碳直接还原,有必要制成一氧化碳吗?有,因为碳和矿石粉都是固体,不容易反应(两种物质反应,一种是固态,另一种最好是液态或气态)。
②喷吹烟煤粉可发生粉尘爆炸事故。为了预防粉尘爆炸,主要采取控制磨煤机的温度、控制磨煤机和收粉器中空气的氧含量等措施。原因是可燃物与氧气混合达到一定的比例,遇明火或高温会发生燃烧性爆炸。
③,铁水、熔渣遇水会发生爆炸。水遇高热会迅速汽化,体积迅速膨胀,发生物理性爆炸,类似锅炉爆炸。
④高炉煤气与空气混合可发生爆炸,其爆炸威力很大,煤气主要成分为一氧化碳,还有一定量的氢气,都是可燃性气体,与氧气混合形成燃烧性爆炸气体。