Question

【題目】鋼鐵是重要的金屬材料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中應(yīng)用非常廣泛。

I．鐵的應(yīng)用

（1）下列鐵制品的利用與金屬導(dǎo)熱性有關(guān)的是_____（填字母，下同）。

A 鐵鉗 B 鐵鍋 C 刀具

（2）我國(guó)在西漢時(shí)期就有“曾青得鐵則化為銅”之說，用化學(xué)方程式表示其原理________。

（3）某品牌的麥片中含微量鐵粉，食用后可在胃酸（主要成分是鹽酸）的作用下轉(zhuǎn)化為人體可吸收的鐵元素，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

（4）“納米α-Fe粉”可用于食品保鮮，稱為“雙吸劑”，因?yàn)樗�能吸收空氣中�?/span>____和_____。

II．鐵的冶煉。請(qǐng)回答下列問題：

（1）寫出以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學(xué)方程式：________；

（2）高爐煉鐵中，焦炭的作用_________，_____。（用化學(xué)方程式表示）

Ⅲ．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理

某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物。

（查閱資料）：

①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)方程式為：H2C2O4 CO2↑+CO↑+H2O

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳。

③濃硫酸是一種常用的干燥劑。于是他設(shè)計(jì)了下圖的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合裝置回答下列問題：

（1）圖中裝置C作用是_____________；

（2）裝置E中澄清石灰水的作用是_______；

（3）從實(shí)驗(yàn)操作程序和實(shí)驗(yàn)安全看，首先要檢查裝置的氣密性，實(shí)驗(yàn)開始先加熱_____（填A或D）處。實(shí)驗(yàn)結(jié)束應(yīng)_____（先或后）停止加熱該處，這樣做的主要目的是_______。

（4）該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷，你認(rèn)為是____________。

（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe2O3固體按上圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)D中固體全部變黑后，停止加熱，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻。將得到的黑色固體加入到足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生。

（查閱資料）：a.鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生。

b.Fe2O3與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下：

根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；②__________ ；③Fe3O4 和FeO。

（6）定量分析 用電子天平稱量得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：（玻璃管質(zhì)量60.0 g）

	反應(yīng)前	反應(yīng)后
玻璃管及其中固體的質(zhì)量	66.0g	65.8 g

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，純凈的Fe2O3固體質(zhì)量為_______g，通過上述數(shù)據(jù)，可推斷出反應(yīng)后黑色固體的成分_________， 根據(jù)推斷結(jié)果，寫出該實(shí)驗(yàn)中玻璃管內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：_____。

Answer 1

【答案】B Fe+ CuSO4 =Cu + FeSO4 Fe +2HCl=FeCl2+H2↑ 水分 氧氣 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 C+O2CO2 CO2+C2CO 吸收水蒸氣 檢驗(yàn)是否生成二氧化碳 A D 防止高溫條件下鐵被空氣中的氧氣氧化 沒有尾氣處理裝置 FeO 6.0g 四氧化三鐵 3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2.

【解析】

I、鐵的應(yīng)用
（1）分析所給三種金屬制品可以知道，鐵鍋是利用了金屬的導(dǎo)熱性，故選 B。

（2）我國(guó)在西漢時(shí)期就有“曾青得鐵則化為銅”之說,是指鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，反應(yīng)的方程式為：Fe+ CuSO4 =Cu + FeSO4

（3）鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，反應(yīng)的方程式為: Fe +2HCl=FeCl2+H2↑
（4）鐵吸收水與氧氣后會(huì)變成鐵銹，所以“雙吸劑”它能夠吸收空氣中的水分和氧氣。
II、鐵的冶煉
（1）赤鐵礦的主要成分是氧化鐵，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)能生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

（2）煉鐵時(shí)要用到焦炭，它有兩個(gè)作用。煉鐵時(shí)需要高溫，焦炭與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，同時(shí)放出大量熱，可供給煉鐵使用,反應(yīng)的方程式為：C+O2CO2；煉鐵時(shí)還需一氧化碳作還原劑，二氧化碳與過量焦炭反應(yīng)可以生成一氧化碳，反應(yīng)的方程式為：CO2+C2CO。
Ⅲ．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理

（1）圖中裝置C作用是吸收二氧化碳。故填：吸收水蒸氣。
（2）裝置E中澄清石灰水的作用是檢驗(yàn)是否生成二氧化碳。故填：檢驗(yàn)是否生成二氧化碳；（3）從實(shí)驗(yàn)操作程序和實(shí)驗(yàn)安全看，首先要檢查裝置的氣密性，實(shí)驗(yàn)開始先加熱A處，以排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸；
實(shí)驗(yàn)結(jié)束應(yīng)先停止加熱D處，這樣做的目的除了可將生成的氣體全部排出外，還可以起到的目的是防止高溫條件下鐵被空氣中的氧氣氧化。
（4）該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷，即沒有尾氣處理裝置。
故填：沒有尾氣處理裝置。
（5）根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe3O4；②FeO；③Fe3O4 和FeO 。
故填：FeO。
（6）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，純凈的Fe2O3固體質(zhì)量為：66.0g-60.0g=6.0g；
玻璃管及其中固體的質(zhì)量在反應(yīng)前后的質(zhì)量差是氧化鐵中減少的氧元素質(zhì)量，即減少的氧元素質(zhì)量為：66.0g-65.8g=0.2g，
氧化鐵中氧元素質(zhì)量為：6.0g× =1.8g，鐵元素質(zhì)量為：6.0g-1.8g=4.2g，剩余固體中鐵元素、氧元素質(zhì)量比為：4.2g：（1.8g-0.2g）=21:8，
氧化亞鐵中鐵元素、氧元素質(zhì)量比為：56：16=7：2，四氧化三鐵中鐵元素、氧元素質(zhì)量比為：168：64=21：8，四氧化三鐵中鐵元素、氧元素質(zhì)量比是21:8，因此剩余固體是四氧化三鐵，該實(shí)驗(yàn)中玻璃管內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2.