17. 铁是重要的金属材料,人类对铁的冶炼在不断探索中。
Ⅰ.课题组甲根据碳还原氧化铁的原理,设计如图所示的实验装置并开展相关探索。
(1)实验前关闭K
1、K
2、K
4,打开K
3,向外拉注射器乙的活塞,
_____,则装置气密性良好。
(2)关闭K
2、K
3,打开K
1、K
4,向装置内通入氮气,其目的是
_____。
(3)关闭K
1、K
2、K
4,打开K
3,通电加热,使0.24g炭粉和3g氧化铁反应。注射器乙的作用是
_____。
(4)证明炼铁过程中产生CO
2。①关闭电源,待装置恢复至室温,此时注射器乙的活塞位于V
2mL刻度处。将装有95°C热水的试管(图B)移至虚线框A处并通过橡皮管与装置连通,打开K
4,发现无明显现象后关闭K
4。②打开K
2,注入V
1mLNaOH溶液(足量),将注射器甲的活塞拉回V
1mL刻度处并固定。来回推拉注射器乙的活塞数次后,固定于V
2mL刻度处,打开K
4,发现95°C热水沸腾,原因是
_____,发生反应的化学方程式是
_____。
Ⅱ.课题组乙用氩气代替实验Ⅰ中的氮气,在碳与氧化铁的混合物中加入碳酸钾粉末(碳酸钾反应前后质量不变),在不同温度下,分别用石墨粉、活性炭还原氧化铁,实验结果如图所示。(还原率=
×100%)
(5)可以用氩气代替氮气的理由是
_____。
(6)还原率随温度升高而
_____(填“增大”或“减小”)。
(7)碳的存在形式(石墨粉、活性炭)不同,反应的还原率不同,其证据是
_____。
(8)随着碳酸钾含量的增加,还原率
_____(填“增大”或“减小”),碳酸钾在反应中起
_____作用。
(9)上述Ⅰ、Ⅱ两项实验,体现“安全、环保或节能”中某一方面的做法是
_____(举一例说明)。