铁的冶炼与利用是学习和研究化学的重要课题。
Ⅰ.铁的冶炼,竖炉炼铁的工艺流程如图1所示。
(1)“燃烧室”中CH4燃烧的作用是__
(2)写出“还原反应室”中炼铁的一个反应的化学方程式__。
(3)CH4与高温尾气中的CO2或H2O都能反应生成CO和H2,则16g CH4在催化反应室中完全反应后,理论上得到H2的质量(m)范围是__。
Ⅱ.铁的利用,利用铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)处理含有Cu(NO3)2,Pb(NO3)2和Zn(NO3)2的铜冶炼废水。在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中重金属离子的去除率,实验结果如图2所示。
(1)铁炭混合物中铁的质量分数为100%时,水中的Cu2+、Pb2+能被除去、而Zn2+不能被除去,其原因是__。
(2)铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能除去水中少量的重金属离子,其原因是__。
(3)处理效果最好时,铁炭混合物中的铁的质量分数为__。
甲烷燃烧放出大量的热,提供冶炼铁需要的高温条件 3H2+Fe2O32Fe+3H2O或3CO+Fe2O32Fe+3CO2 4g<m<6g 铁比铜、铅活泼,但比锌弱,所以铁可以除去铜离子、铅离子,但不能除去锌离子 碳单质也能将某些金属离子还原 50%
【详解】
I(1)甲烷燃烧放出了大量的热,能够给炼铁提供热量,同时生成了二氧化碳和水,提供了生产合成气的原料,所以“燃烧室”中CH4燃烧的作用是:燃烧产生热量、做生产合成气的原料;
(2)一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳,化学方程式为:3CO+Fe2O32Fe+3CO2;
(3)甲烷和二氧化碳反应生成氢气的质量为x
CH4+CO22CO+2H2
16 4
16g x
x=4g
甲烷和水反应生成氢气的质量为y
CH4+H2OCO+3H2
16 6
16g y
y=6g
所以理论上得到H2的质量(m)范围是4g<m<6g;
II(1)铁炭混合物中铁的质量分数为100%时,水中的Cu2+、Pb2+能被除去、而Zn2+不能被除去,原因是:铁的金属活动性排在锌的后面;
(2)铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能除去水中少量的重金属离子,原因是:碳单质也能将某些金属离子还原;
(3)由图2中的数据可知,处理效果最好时,铁炭混合物中的铁的质量分数为:50%。
物理性质 | 物理性质比较 |
导电性 | |
密度 | |
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硬度 |
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