题目
生铁的冶炼过程是:将铁矿石(焦炭)和溶剂(石灰石)等置于高炉中熔炼,约在1750°C高温下,石灰石与铁矿石中的()等经过化学反应,生城铁渣,浮于铁水表面,铁渣和铁水分别从出渣口和出铁口放出。A.氧、锰、硫、磷B.硅、锰、硫、磷C.碳、锰、硫、磷D.氮、锰、硫、磷
生铁的冶炼过程是:将铁矿石(焦炭)和溶剂(石灰石)等置于高炉中熔炼,约在1750°C高温下,石灰石与铁矿石中的()等经过化学反应,生城铁渣,浮于铁水表面,铁渣和铁水分别从出渣口和出铁口放出。
A.氧、锰、硫、磷
B.硅、锰、硫、磷
C.碳、锰、硫、磷
D.氮、锰、硫、磷
题目解答
答案
正确答案:A
解析
本题考查生铁冶炼过程中石灰石的作用及反应物成分。关键点在于理解石灰石(主要成分碳酸钙)在高温下分解为氧化钙(CaO),并与铁矿石中的酸性氧化物(如SiO₂)反应生成铁渣。此外,需明确铁矿石中的杂质元素(如硫、磷、锰等)在冶炼过程中的去向。
核心思路:
- 石灰石的作用是与铁矿石中的酸性氧化物反应,形成 slag(铁渣)。
- 铁矿石中的杂质(如硫、磷、锰)可能参与反应,但需结合具体化学行为分析。
关键反应分析
-
石灰石分解:
$\text{CaCO}_3 \xrightarrow{\text{高温}} \text{CaO} + \text{CO}_2$
生成的氧化钙(CaO)是主要反应物。 -
与酸性氧化物反应:
铁矿石中的SiO₂(脉石)与 CaO 反应:
$\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
此反应生成铁渣的主要成分硅酸钙。 -
其他杂质的处理:
- 硫(S):通常以 FeS 形式存在,可能与焦炭反应生成 H₂S 气体排出,或与 CaO 反应生成 CaS(但高温下不稳定)。
- 磷(P):难以去除,多残留在生铁中。
- 锰(Mn):可能以 MnO 形式存在,与 CaO 反应生成 CaMnO₃,进入铁渣。
选项辨析
- 选项 A(氧、锰、硫、磷):
- 氧:来自铁矿石中的酸性氧化物(如 SiO₂、Fe₂O₃),参与与 CaO 的反应。
- 锰、硫、磷:部分杂质元素可能参与反应,但磷去除困难,主要通过其他途径处理。
- 选项 B(硅、锰、硫、磷):
- 硅:SiO₂ 是主要反应物,但选项未包含氧(SiO₂ 中的氧),与反应式不符。
- 正确答案为 A:石灰石与铁矿石中的氧(来自酸性氧化物)及部分杂质(锰、硫、磷)反应生成铁渣。