主要设备 | 高炉 | |
原料 | 铁矿石、焦炭、石灰石和空气等 | |
反应原理 | 在高温的条件下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来 | |
化学方程式 | ①产生还原剂:$C + O _ {2} \stackrel {\text {高温}} {=} C O _ {2}$;$CO _ {2} + C \stackrel {\text {高温}} {=} 2 C O$ ②生成生铁:$3 CO + Fe _ {2} O _ {3} \stackrel {\text {高温}} {=} 2 Fe + 3 CO _ {2}$ | |
产品 | 生铁 |
实验药品 | 氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体 |
实验装置 | |
实验步骤 | ①检查装置的气密性 ②装入药品并固定装置 ③向玻璃管内通入$CO$气体 ④加热氧化铁 ⑤停止加热 ⑥停止通入$CO$气体 |
实验现象 | 红色粉末逐渐变成黑色;澄清的石灰水变浑浊;尾气燃烧产生蓝色火焰。 |
化学方程式 | $3 CO + Fe _ {2} O _ {3} \stackrel {\text {高温}} {=} 2 Fe + 3 CO _ {2}$(玻璃管中) $CO _ {2} + Ca ( OH ) _ {2} = CaCO _ {3} \downarrow + H _ {2} O$(试管中) $2 CO + O _ {2} \stackrel {\text {点燃}} {=} 2 CO _ {2}$(导管末端) |
实验结论 | 红色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁,同时生成二氧化碳。 |
注意事项 | ①先通$CO$的目的:排出装置内的空气,以免加热时$CO$与空气混合发生爆炸 ②实验完毕后继续通人$CO$直到玻璃管冷却的目的:防止氧化铁被还原成的铁粉在较高温度下被重新氧化。 ③尾气处理:因为$CO$有毒,所以尾气中的$CO$气体要经过点燃处理或收集备用,防止污染空气。 |
特别提醒一氧化碳还原氧化铁的装置可进行如下改进,该装置既处理了尾气,又节约了燃料。