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9. 某化学兴趣小组用以下装置探究炼铁原理。关于该装置和反应过程描述错误的是（
A.盛放药品前应先检查装置气密性
B.加热前要先通 CO,加热后 B 中出现浑浊
C.已知方框中连接的是 C 和 D,导管口的连接顺序为 $\mathrm{a}\to \mathrm{b}\to \mathrm{c}\to \mathrm{d}$
D.这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳
C
）A.盛放药品前应先检查装置气密性
B.加热前要先通 CO,加热后 B 中出现浑浊
C.已知方框中连接的是 C 和 D,导管口的连接顺序为 $\mathrm{a}\to \mathrm{b}\to \mathrm{c}\to \mathrm{d}$
D.这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳
答案
9. C 提示:盛放药品前应先检查装置气密性;先通入一氧化碳后加热的原因是要排尽玻璃管中的空气,防止发生爆炸;加热后发生反应,有二氧化碳生成,会观察到B中出现浑浊;从a端出来的尾气主要是CO,它有毒且难溶于水,需收集在C瓶中,所以导管口的连接顺序为a→c→b→d;生铁中含有碳等杂质,这种方法“炼”出的铁是纯铁,所以它与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳。
易错警示:本题易错选的主要原因是对C、D装置的作用不清楚。C装置中装满水,是用排水法收集尾气的,D是用来盛C装置排出的水。所以导管口的连接顺序为a→c→b→d。
易错警示:本题易错选的主要原因是对C、D装置的作用不清楚。C装置中装满水,是用排水法收集尾气的,D是用来盛C装置排出的水。所以导管口的连接顺序为a→c→b→d。
解析
【分析】
本题考查一氧化碳还原氧化铁的实验操作、装置连接及产物区别，需逐一分析各选项：A选项，有气体参与的实验，装药品前需检查装置气密性；B选项，加热前通CO是排尽空气防爆炸，反应生成的CO₂会使B中澄清石灰水变浑浊；C选项，C装置用排水法收集CO，需遵循排水法“短进长出”的原则；D选项，工业生铁含碳，该方法炼出的是纯铁，不含碳。据此判断错误选项。
【解析】
逐一分析各选项：
A. 盛放药品前，有气体参与的实验需先检查装置气密性，防止气体泄漏影响实验，该选项描述正确。
B. 加热前先通CO，目的是排尽玻璃管内空气，避免加热时CO与空气混合发生爆炸；CO还原Fe₂O₃生成CO₂，CO₂进入B中使澄清石灰水变浑浊，该选项描述正确。
C. C装置装满水，用于排水法收集有毒的CO（CO难溶于水），排水法收集气体时，气体应从短导管（c）进入C瓶，将水从长导管（b）压出，水再经导管d进入烧杯，故正确连接顺序为a→c→b→d，而非a→b→c→d，该选项描述错误。
D. 工业上炼出的生铁含有碳等杂质，该方法通过CO还原Fe₂O₃得到的是纯铁，不含碳，二者组成的最大区别是是否含碳，该选项描述正确。
【答案】
C
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁实验；排水法收集气体；生铁与纯铁的区别
【点评】
本题围绕炼铁原理实验展开，考查实验操作要点、装置连接逻辑及产物组成差异，易错点为排水法收集气体的导管连接顺序，需明确排水法“短进长出”的原则，避免混淆进气和排水的导管。
【难度系数】
0.4
本题考查一氧化碳还原氧化铁的实验操作、装置连接及产物区别，需逐一分析各选项：A选项，有气体参与的实验，装药品前需检查装置气密性；B选项，加热前通CO是排尽空气防爆炸，反应生成的CO₂会使B中澄清石灰水变浑浊；C选项，C装置用排水法收集CO，需遵循排水法“短进长出”的原则；D选项，工业生铁含碳，该方法炼出的是纯铁，不含碳。据此判断错误选项。
【解析】
逐一分析各选项：
A. 盛放药品前，有气体参与的实验需先检查装置气密性，防止气体泄漏影响实验，该选项描述正确。
B. 加热前先通CO，目的是排尽玻璃管内空气，避免加热时CO与空气混合发生爆炸；CO还原Fe₂O₃生成CO₂，CO₂进入B中使澄清石灰水变浑浊，该选项描述正确。
C. C装置装满水，用于排水法收集有毒的CO（CO难溶于水），排水法收集气体时，气体应从短导管（c）进入C瓶，将水从长导管（b）压出，水再经导管d进入烧杯，故正确连接顺序为a→c→b→d，而非a→b→c→d，该选项描述错误。
D. 工业上炼出的生铁含有碳等杂质，该方法通过CO还原Fe₂O₃得到的是纯铁，不含碳，二者组成的最大区别是是否含碳，该选项描述正确。
【答案】
C
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁实验；排水法收集气体；生铁与纯铁的区别
【点评】
本题围绕炼铁原理实验展开，考查实验操作要点、装置连接逻辑及产物组成差异，易错点为排水法收集气体的导管连接顺序，需明确排水法“短进长出”的原则，避免混淆进气和排水的导管。
【难度系数】
0.4
10. (2025·张家口模拟改编)用如图1所示装置进行 CO 还原 $\ce{Fe_{2}O_{3}}$ 的实验,装置中固体的质量随通入 CO 气体的质量变化如图2所示。下列分析正确的是（
A.应在 $a$ 点时点燃酒精喷灯
B.$a∼ b$ 段可观察到澄清石灰水变浑浊
C.$b∼ c$ 段硬质玻璃管中发生分解反应生成铁单质
D.$c∼ d$ 段继续通入 CO 的目的是防止液体倒吸
D
）A.应在 $a$ 点时点燃酒精喷灯
B.$a∼ b$ 段可观察到澄清石灰水变浑浊
C.$b∼ c$ 段硬质玻璃管中发生分解反应生成铁单质
D.$c∼ d$ 段继续通入 CO 的目的是防止液体倒吸
答案
10. D 提示:CO可燃,为防止在加热时发生爆炸,应先排净硬质玻璃管中的空气再点燃酒精喷灯,即b点;由固体质量未发生变化可知,a~b段CO与$\ce{Fe_{2}O_{3}}$未发生反应,不能观察到澄清石灰水变浑浊;b~c段发生的反应为$3\ce{CO}+\ce{Fe_{2}O_{3}}\xlongequal{高温}2\ce{Fe}+3\ce{CO_{2}}$,反应物为两种,不属于分解反应;c~d段反应结束,需继续通入CO防止液体倒吸,炸裂硬质玻璃管。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合CO还原Fe₂O₃的实验步骤、反应原理及图像变化分析各阶段的反应：
1. 实验操作逻辑：CO是可燃性气体，加热前需先通CO排尽装置内空气，防止爆炸；反应结束后需继续通CO至玻璃管冷却，防止生成的铁被氧化，同时防止澄清石灰水倒吸。
2. 图像对应阶段：a~b段固体质量不变，说明此时未发生反应（还未加热）；b~c段固体质量减少，是CO还原Fe₂O₃的反应阶段；c点后反应结束，c~d段继续通CO。
3. 逐一分析选项：结合各阶段的反应和操作要求判断选项对错。
【解析】
A选项：a点时装置内空气未排尽，若点燃酒精喷灯，CO与空气混合加热会发生爆炸，应在b点（排尽空气后）点燃酒精喷灯，故A错误。
B选项：a~b段未发生反应，无CO₂生成，因此澄清石灰水不会变浑浊，故B错误。
C选项：b~c段发生的反应为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$，该反应的反应物是两种，不属于分解反应（分解反应是一种物质生成多种物质），故C错误。
D选项：c点反应结束，c~d段继续通入CO，目的是防止生成的铁被氧化，同时防止澄清石灰水倒吸炸裂硬质玻璃管，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、反应类型判断、实验操作注意事项
【点评】
本题结合图像考查CO还原Fe₂O₃的实验核心要点，需掌握实验步骤的先后逻辑、反应类型的判断，以及图像与反应阶段的对应关系，是中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合CO还原Fe₂O₃的实验步骤、反应原理及图像变化分析各阶段的反应：
1. 实验操作逻辑：CO是可燃性气体，加热前需先通CO排尽装置内空气，防止爆炸；反应结束后需继续通CO至玻璃管冷却，防止生成的铁被氧化，同时防止澄清石灰水倒吸。
2. 图像对应阶段：a~b段固体质量不变，说明此时未发生反应（还未加热）；b~c段固体质量减少，是CO还原Fe₂O₃的反应阶段；c点后反应结束，c~d段继续通CO。
3. 逐一分析选项：结合各阶段的反应和操作要求判断选项对错。
【解析】
A选项：a点时装置内空气未排尽，若点燃酒精喷灯，CO与空气混合加热会发生爆炸，应在b点（排尽空气后）点燃酒精喷灯，故A错误。
B选项：a~b段未发生反应，无CO₂生成，因此澄清石灰水不会变浑浊，故B错误。
C选项：b~c段发生的反应为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$，该反应的反应物是两种，不属于分解反应（分解反应是一种物质生成多种物质），故C错误。
D选项：c点反应结束，c~d段继续通入CO，目的是防止生成的铁被氧化，同时防止澄清石灰水倒吸炸裂硬质玻璃管，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、反应类型判断、实验操作注意事项
【点评】
本题结合图像考查CO还原Fe₂O₃的实验核心要点，需掌握实验步骤的先后逻辑、反应类型的判断，以及图像与反应阶段的对应关系，是中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.5
11. 某校化学兴趣小组针对 CO 与 $\ce{Fe_{2}O_{3}}$ 的反应实验设计了如图所示实验装置：
实验说明：①W 形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。②利用“水量法”，事先测算出 D 装置左边所有装置的容积为130 mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积 130 mL 所在位置。③A 处发生的反应为 HCOOH
(1) 与用酒精灯直接加热相比，A 处加热方式的优点是
(2) B 处 $\ce{Fe_{2}O_{3}}$ 发生反应的化学方程式：
(3) 装置 C 的作用是
(4) D、E 装置组合在整个实验中的作用：
①检验并吸收生成的 $\ce{CO_{2}}$；
②
(5) 请结合 D 中的现象说明何时点燃 B 处酒精灯？
实验说明：①W 形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。②利用“水量法”，事先测算出 D 装置左边所有装置的容积为130 mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积 130 mL 所在位置。③A 处发生的反应为 HCOOH
(1) 与用酒精灯直接加热相比，A 处加热方式的优点是
受热均匀,且容易控制温度
。(2) B 处 $\ce{Fe_{2}O_{3}}$ 发生反应的化学方程式：
$\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$
。(3) 装置 C 的作用是
作安全瓶(或防止澄清石灰水倒吸,使W形管炸裂)
。(4) D、E 装置组合在整个实验中的作用：
①检验并吸收生成的 $\ce{CO_{2}}$；
②
收集尾气,防止污染空气
。(5) 请结合 D 中的现象说明何时点燃 B 处酒精灯？
当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时
。答案
11. (1) 受热均匀,且容易控制温度
(2) $\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$ (3) 作安全瓶(或防止澄清石灰水倒吸,使 W 形管炸裂) (4) 收集尾气,防止污染空气 (5) 当 D 中石灰水液面低于 130 mL 刻度线时
提示:(4) 一氧化碳难溶于水且不和澄清石灰水反应,所以没有被反应完全的一氧化碳进入D装置中,D装置内的压强增大,使液体进入E装置中,D装置收集一氧化碳。(5) 一氧化碳具有可燃性,混有一定量的空气,遇到明火,容易发生爆炸,故应将装置内空气排尽,然后点燃酒精灯,当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时,说明装置中空气被排尽,可点燃B处酒精灯。
(2) $\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$ (3) 作安全瓶(或防止澄清石灰水倒吸,使 W 形管炸裂) (4) 收集尾气,防止污染空气 (5) 当 D 中石灰水液面低于 130 mL 刻度线时
提示:(4) 一氧化碳难溶于水且不和澄清石灰水反应,所以没有被反应完全的一氧化碳进入D装置中,D装置内的压强增大,使液体进入E装置中,D装置收集一氧化碳。(5) 一氧化碳具有可燃性,混有一定量的空气,遇到明火,容易发生爆炸,故应将装置内空气排尽,然后点燃酒精灯,当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时,说明装置中空气被排尽,可点燃B处酒精灯。
解析
【分析】
本题围绕CO还原Fe₂O₃的实验展开，需结合物质性质、实验安全、装置作用等逐一分析各问题：
1. 第(1)问：对比酒精灯直接加热的缺点（温度不均、难控温），分析A处加热方式的优点；
2. 第(2)问：回忆CO还原Fe₂O₃的反应原理，正确书写化学方程式（注意反应条件、配平）；
3. 第(3)问：分析装置C的位置（在B与D之间），结合实验中倒吸的风险，判断其作用；
4. 第(4)问：结合CO的性质（难溶于澄清石灰水、不反应），分析D、E组合除检验吸收CO₂外的作用；
5. 第(5)问：考虑CO的可燃性（混空气加热易爆炸），需排尽装置内空气，结合D的刻度线判断排尽空气的时机。
【解析】
(1) 酒精灯直接加热易导致受热不均、温度难以控制，A处加热方式的优点是受热均匀，且容易控制温度；
(2) B处CO在高温下还原Fe₂O₃生成Fe和CO₂，化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$；
(3) 装置C位于B和D之间，可防止D中澄清石灰水倒吸进入热的W形管，避免装置炸裂，故作用为作安全瓶（或防止澄清石灰水倒吸，使W形管炸裂）；
(4) CO难溶于澄清石灰水且不与石灰水反应，未反应的CO进入D装置后，D内压强增大，将澄清石灰水压入E装置，从而收集CO，防止污染空气；
(5) CO为可燃性气体，与空气混合加热易发生爆炸，需先排尽装置内空气；当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时，说明装置内空气已被排尽，此时可点燃B处酒精灯。
【答案】
(1) 受热均匀，且容易控制温度
(2) $\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$
(3) 作安全瓶(或防止澄清石灰水倒吸，使W形管炸裂)
(4) 收集尾气，防止污染空气
(5) 当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、实验装置的作用、化学方程式书写
【点评】
本题以CO还原Fe₂O₃的实验为载体，考查了实验操作要点、装置作用、反应方程式书写等核心知识点，注重对实验原理和安全操作的理解，需学生结合物质性质分析实验现象与操作时机，是一道综合性适中的实验题。
【难度系数】
0.5
本题围绕CO还原Fe₂O₃的实验展开，需结合物质性质、实验安全、装置作用等逐一分析各问题：
1. 第(1)问：对比酒精灯直接加热的缺点（温度不均、难控温），分析A处加热方式的优点；
2. 第(2)问：回忆CO还原Fe₂O₃的反应原理，正确书写化学方程式（注意反应条件、配平）；
3. 第(3)问：分析装置C的位置（在B与D之间），结合实验中倒吸的风险，判断其作用；
4. 第(4)问：结合CO的性质（难溶于澄清石灰水、不反应），分析D、E组合除检验吸收CO₂外的作用；
5. 第(5)问：考虑CO的可燃性（混空气加热易爆炸），需排尽装置内空气，结合D的刻度线判断排尽空气的时机。
【解析】
(1) 酒精灯直接加热易导致受热不均、温度难以控制，A处加热方式的优点是受热均匀，且容易控制温度；
(2) B处CO在高温下还原Fe₂O₃生成Fe和CO₂，化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$；
(3) 装置C位于B和D之间，可防止D中澄清石灰水倒吸进入热的W形管，避免装置炸裂，故作用为作安全瓶（或防止澄清石灰水倒吸，使W形管炸裂）；
(4) CO难溶于澄清石灰水且不与石灰水反应，未反应的CO进入D装置后，D内压强增大，将澄清石灰水压入E装置，从而收集CO，防止污染空气；
(5) CO为可燃性气体，与空气混合加热易发生爆炸，需先排尽装置内空气；当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时，说明装置内空气已被排尽，此时可点燃B处酒精灯。
【答案】
(1) 受热均匀，且容易控制温度
(2) $\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$
(3) 作安全瓶(或防止澄清石灰水倒吸，使W形管炸裂)
(4) 收集尾气，防止污染空气
(5) 当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、实验装置的作用、化学方程式书写
【点评】
本题以CO还原Fe₂O₃的实验为载体，考查了实验操作要点、装置作用、反应方程式书写等核心知识点，注重对实验原理和安全操作的理解，需学生结合物质性质分析实验现象与操作时机，是一道综合性适中的实验题。
【难度系数】
0.5
12. 用500 t含氧化铁质量分数为70%的赤铁矿,可以炼出含杂质4%的生铁多少吨?
答案
12. 解:500 t含氧化铁70%的赤铁矿石中氧化铁的质量为 $500\ \mathrm{t}×70\%=350\ \mathrm{t}$。
设理论上可炼出含杂质4%的生铁的质量为$x$。
$\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$
160 112
350 t $(1-4\%)× x$
$\dfrac{160}{112}=\dfrac{350\ \mathrm{t}}{(1-4\%)x}$
解得:$x\approx255.2\ \mathrm{t}$。
答:可以炼出含杂质4%的生铁255.2 t。
设理论上可炼出含杂质4%的生铁的质量为$x$。
$\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$
160 112
350 t $(1-4\%)× x$
$\dfrac{160}{112}=\dfrac{350\ \mathrm{t}}{(1-4\%)x}$
解得:$x\approx255.2\ \mathrm{t}$。
答:可以炼出含杂质4%的生铁255.2 t。
解析
【分析】
解题思路：首先计算出赤铁矿中纯氧化铁的质量（赤铁矿质量×氧化铁质量分数）；再根据炼铁的化学反应方程式，确定氧化铁与纯铁的质量比；设出生铁的质量为未知数，结合生铁含杂质比例，得出生铁中纯铁的质量表达式；最后依据化学方程式中各物质的质量比等于实际质量比，列出比例式求解。
【解析】
解：500 t含氧化铁70%的赤铁矿石中氧化铁的质量为：$500\ \mathrm{t}×70\%=350\ \mathrm{t}$。
设理论上可炼出含杂质4%的生铁的质量为$x$。
炼铁的化学反应方程式为：$\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$
反应中$\ce{Fe_{2}O_{3}}$与$\ce{Fe}$的质量比为$160:112$，结合题意可列比例式：
$\dfrac{160}{112}=\dfrac{350\ \mathrm{t}}{(1-4\%)x}$
解得：$x≈255.2\ \mathrm{t}$。
答：可以炼出含杂质4%的生铁255.2 t。
【答案】
255.2 t
【知识点】
根据化学方程式计算；含杂质物质的计算
【点评】
本题是炼铁原理的基础计算题，核心是利用化学方程式进行计算，需注意将含杂质的物质转化为纯物质的质量，是初中化学计算的典型题型，注重基础应用。
【难度系数】
0.6
解题思路：首先计算出赤铁矿中纯氧化铁的质量（赤铁矿质量×氧化铁质量分数）；再根据炼铁的化学反应方程式，确定氧化铁与纯铁的质量比；设出生铁的质量为未知数，结合生铁含杂质比例，得出生铁中纯铁的质量表达式；最后依据化学方程式中各物质的质量比等于实际质量比，列出比例式求解。
【解析】
解：500 t含氧化铁70%的赤铁矿石中氧化铁的质量为：$500\ \mathrm{t}×70\%=350\ \mathrm{t}$。
设理论上可炼出含杂质4%的生铁的质量为$x$。
炼铁的化学反应方程式为：$\ce{Fe_{2}O_{3} +3CO\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$
反应中$\ce{Fe_{2}O_{3}}$与$\ce{Fe}$的质量比为$160:112$，结合题意可列比例式：
$\dfrac{160}{112}=\dfrac{350\ \mathrm{t}}{(1-4\%)x}$
解得：$x≈255.2\ \mathrm{t}$。
答：可以炼出含杂质4%的生铁255.2 t。
【答案】
255.2 t
【知识点】
根据化学方程式计算；含杂质物质的计算
【点评】
本题是炼铁原理的基础计算题，核心是利用化学方程式进行计算，需注意将含杂质的物质转化为纯物质的质量，是初中化学计算的典型题型，注重基础应用。
【难度系数】
0.6
