Question

鋼鐵是使用最多的金屬材料．
（1）鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵與

氧氣、水

發(fā)生化學反應的過程．鋁比鐵活潑，但鋁具有很好的抗腐蝕性能，其原因是

鋁與空氣中的氧氣反應，表面形成致密的氧化鋁薄膜

．
（2）將磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）冶煉成鐵的化學方程式是

4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂

．生鐵冶煉成鋼的過程中，含碳量適當

降低

（選填“升高”或“降低”）．
（3）實驗室模擬煉鐵原理進行實驗，得到的尾氣是CO和CO₂的混合氣體．現(xiàn)欲利用如圖裝置將該混合氣體進行分離，圖中a、b、c、d均為活塞．
①檢查裝置的氣密性．
甲、乙、丙裝置內(nèi)放入一定量水，使長導管口浸沒在水面以下，關(guān)閉b、c，打開a、d，并在最右端導管口接注射器．當向外緩慢拉動注射器活塞時，如果整套裝置氣密性良好，則能觀察到的現(xiàn)象是

甲、乙、丙裝置內(nèi)長導管口均有氣泡冒出

．
②分離CO和CO₂的混合氣體．
可供選擇的試劑有：稀硫酸、濃硫酸、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水．
步驟Ⅰ：關(guān)閉b、c，打開a、d，緩緩通入混合氣體，甲中發(fā)生反應的化學方程式為

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

；若乙裝置中的現(xiàn)象是

石灰水未變渾濁

，說明甲裝置中的反應是充分的；丙中試劑為

濃硫酸

．通過此步實驗，分離出的氣體是

CO

．
步驟Ⅱ：關(guān)閉

a、d

，打開

b、c

，讓分液漏斗中的稀硫酸緩緩流下至不再產(chǎn)生氣泡時，關(guān)閉b．通過此步實驗，即可分離出另一種氣體．
（4）鐵元素可以形成3種氧化物，分別是FeO、Fe₂O₃ 和Fe₃O₄．取29g的固體樣品，在高溫時與足量CO充分反應，生成的氣體被足量澄清石灰水吸收，得到50g沉淀．由此分析，原樣品可能是

BD

（選填字母）．
A．Fe₂O₃      B．Fe₃O₄       C．FeO和Fe₃O₄的混合物     D．Fe₂O₃和FeO的混合物．

Answer 1

分析：（1）從金屬生銹及防治角度分析，根據(jù)鋁在空氣容易形成致密的氧化物，因此抗腐蝕性能很好，進行解答；
（2）根據(jù)已有的知識進行分析，一氧化碳具有還原性，能將四氧化三鐵還原為鐵．
（3）①由圖，推測檢查圖中裝置氣密性的方法；步驟Ⅰ：考慮二氧化碳與氫氧化鈉溶液和氫氧化鈣溶液的反應，分離出一氧化碳；步驟Ⅱ：考慮碳酸鈉與稀硫酸反應，分離出二氧化碳氣體；
（4）本題原固體粉末的質(zhì)量為29g則過濾所得沉淀的質(zhì)量是50g；然后根據(jù)碳酸鈣沉淀的質(zhì)量可以求出鐵氧化合物中氧元素的質(zhì)量再進行判定．

解答：解：（1）鐵制品銹蝕，實際上是鐵跟空氣中的水、氧氣等發(fā)生化學反應的緣故．根據(jù)鋁在空氣容易形成致密的氧化物，所以鋁在空氣中具有很好的抗腐蝕性能的原因是：鋁與空氣中的氧氣反應，表面形成致密的氧化鋁薄膜；
（2）一氧化碳能與四氧化三鐵反應生成鐵和二氧化碳，鋼能用于建筑材料，所以本題答案為：4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂
（3）①檢查裝置的氣密性．甲、乙、丙裝置內(nèi)放入一定量水，使長導管口浸沒在水面以下，關(guān)閉b、c，打開a、d，并在最右端導管口接注射器．當向外緩慢拉動注射器活塞時，如果整套裝置氣密性良好，則能觀察到的現(xiàn)象是 甲、乙、丙裝置內(nèi)長導管口均有氣泡冒出．
②分離CO和CO₂的混合氣體．可供選擇的試劑有：稀硫酸、濃硫酸、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水．
步驟Ⅰ：關(guān)閉b、c，打開a、d，緩緩通入混合氣體，甲中發(fā)生反應的化學方程式為2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；若乙裝置中的現(xiàn)象是 石灰水未變渾濁，說明甲裝置中的反應是充分的；丙中試劑為 濃硫酸．通過此步實驗，分離出的氣體是 CO．
步驟Ⅱ：關(guān)閉 a、d，打開 b、c，讓分液漏斗中的稀硫酸緩緩流下，與碳酸鈉反應至不再產(chǎn)生氣泡時，關(guān)閉b．通過此步實驗，即可分離出另一種氣體二氧化碳．
（4）解：設(shè)生成50g碳酸鈣沉淀需反應的二氧化碳的質(zhì)量為x
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O
44             100
x              50g

44

100

=

x

50g

，解得x=22g
根據(jù)質(zhì)量守恒定律二氧化碳中一半的氧元素來自于鐵的氧化物；
故鐵氧化合物中氧元素的質(zhì)量為：22g×

32

44

×

1

2

═8g
鐵氧化合物中鐵、氧元素的質(zhì)量比為：（29g-8g）：8g=21：8
設(shè)鐵氧兩元素的原子個數(shù)比

56m

16n

=

21

8

，則

m

n

=

3

4

，故鐵和氧兩種元素形成的固體粉末中鐵、氧兩元素的原子個數(shù)比為3：4．則
A、Fe₂O₃的中鐵、氧兩元素的原子個數(shù)比為2：3，故錯誤；
B、原粉末可能是四氧化三鐵，故正確；
C、FeO和Fe₃O₄的混合物，不可能，故錯誤；
D、FeO中鐵、氧兩元素的原子個數(shù)比為1：1；Fe₂O₃的中鐵、氧兩元素的原子個數(shù)比為2：3；
1：1＞3：4＞2：3；故兩者混合可能為3：4；可能是FeO和Fe₂O₃的混合物；故正確．
故選B、D．
故答案為：（1）氧氣、水；鋁與空氣中的氧氣反應，表面形成致密的氧化鋁薄膜
（2）4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂．降低
（3）①甲、乙、丙裝置內(nèi)長導管口均有氣泡冒出．
②步驟Ⅰ：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O； 石灰水未變渾濁，濃硫酸． CO．
步驟Ⅱ：a、d，b、c，
（4）BD

點評：本題考查學生對金屬的性質(zhì)及金屬銹蝕的條件及其防護措施的理解與在解題、生活中應用的能力．