硫酸(H
2SO
4)是一种用途广泛的化工原料,工业上常用煅烧黄铁矿(主要成分是FeS
2)的方法来生产硫酸,简要的工艺流程图如下:

(1)黄铁矿投入沸腾炉前粉碎的目的是________。
(2)在沸腾炉中发生的反应为:(________)FeS
2+(________)O
2
(________)Fe
2O
3+(________)SO
2(请在化学式前面配上适当的化学计量数),得到的炉渣(Fe
2O
3)可用来炼铁。
(3)请写出流程中SO
2转化为SO
3的化学方程式_________。
(炉渣的综合利用)
为了实现炉渣(Fe
2O
3)的综合利用,工业上把炉渣和焦炭、石灰石一起投入高炉,主要反应过程如图:

(4)步骤②发生反应的化学方程式为______。
(5)下列有关高炉炼铁的说法正确的是_______(填序号)。
A.上述流程中涉及的三个反应均为吸热反应 |
B.上述步骤①反应中,还原剂是焦炭 |
C.焦炭的作用之一是为炼铁炉提供高温条件 |
D.焦炭的另一个作用是除去铁矿石中的杂质 |
(6)分析高炉所得的生铁中单质铁的含量:
小瑾同学为测定生铁中铁的质量分数,先后进行了四次实验,实验数据记录如下表。根据她的实验数据,试计算生铁中铁的质量分数是_________?
| 第一次
| 第二次
| 第三次
| 第四次
|
所取生铁的质量∕g
| 10
| 10
| 10
| 10
|
所加稀硫酸的质量∕g
| 25
| 50
| 75
| 100
|
生成氢气的质量∕g
| 0.10
| 0.20
| 0.30
| 0.35
|
(反思质疑)小宇同学在梳理工业炼铁的相关知识时,提出了以下质疑:
(质疑一)焦炭也具有还原性而且成本低,工业炼铁为什么不直接用焦炭作为还原剂冶炼铁矿石?
(7)他设计了下图所示的一组对比实验:称取两份相同质量的氧化铁粉末,一份与足量的焦炭粉末混合均匀放入装置A的试管中,另一份放入装置B的玻璃管中。

①装置B的玻璃管中发生反应的化学方程式为________。
②当他观察到装置B的玻璃管中固体_________、澄清石灰水变浑浊时,装置A的试管中尚无明显现象。
③通过上述实验对比,小宇同学认为工业上不直接用焦炭作为还原剂炼铁的主要原因有:反应不充分、反应速度慢、_______等。
(质疑二)装置B中反应后的黑色固体一定就是单质铁吗?
(查阅资料)
a.铁常见的氧化物有氧化铁(Fe
2O
3)、四氧化三铁(Fe
3O
4)和氧化亚铁(FeO)。
b.四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体,氧化亚铁是不溶于水的黑色粉末,无磁性,也不能被磁铁吸引。
④小宇同学设计了如下实验方案:用磁铁吸引装置B进行实验后的黑色固体,发现黑色固体可以部分被吸引,由此得出结论:黑色固体的成分是___________。