Question

7．鐵是生活中常用的金屬，請你根據(jù)學習回答下列問題
（1）金屬元素在自然界中分布很廣，除極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀）以單質形式存在，其余大多數(shù)以化合物的存在．金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在．含有礦物的巖石稱作為礦石．鐵的礦物主要有赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦等，生產(chǎn)生活中常用金屬礦物冶煉金屬，而一般情況下，不選擇黃鐵礦（FeS₂）來煉鐵，原因之一是產(chǎn)生二氧化硫污染空氣原因二是生成的二氧化硫會污染空氣．
（2）冬天使用的“取暖片”中，發(fā)熱劑的主要成分有鐵粉、活性炭、氯化鈉、水等，發(fā)熱劑需接觸到空氣才會發(fā)熱，原因是鐵要與水、氧氣等物質共同作用才會“生銹”．
（3）第一種新型材料納米級Fe粉在空氣中易自燃，它能用作高效催化劑．實驗室采用還原法制備納米級Fe粉，其流程如圖1所示：

①完成上述制作工藝Ⅱ中發(fā)生置換反應的化學方程式（氮氣不參與反應）：H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl．
②在制備納米級Fe粉的工藝流程中，通入N₂的目的是防止生成的鐵粉遇氧氣自燃．
第二種新型納米材料MFe₂O_X（3＜x＜4）中M表示+2價的金屬元素，在反應中化合價不發(fā)生變化．常溫下，MFe₂O_X能使工業(yè)廢氣中的SO₂轉化為S，轉化流程如下所示：已知MFe₂O_y中Fe為+3價．
MFe₂O_X$→_{SO_{2}}^{常溫下}$MFe₂O_y
③比較X小于Y（填大于、對于或小于）．
④該化學反應中SO₂不是 （填是或不是）催化劑．
（4）為了研究煉鐵的主要反應原理，某化學興趣小組的同學用一氧化碳還原氧化鐵做實驗．裝置如圖2所示．請回答下列問題：
①組裝好儀器后，檢查氣密性并在玻璃管中裝入紅色氧化鐵粉末后的實驗操作順序為dcab．
a．通一氧化碳
b．點燃給硬質玻璃管加熱的酒精噴燈
C．點燃處理尾氣的酒精燈
d．檢驗一氧化碳的純度
②實驗中硬質玻璃管內(nèi)可以觀察到的現(xiàn)象為：紅色固體變黑色．
③焦炭和一氧化碳都能在高溫下跟鐵礦石中的氧化鐵反應，生成鐵和二氧化碳，試寫出焦炭與氧化鐵反應的方程式：3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑．
④右側尾氣處理的原理用化學方程式表示為：2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂．
⑤某學校研究性學習小組為了測定某煉鐵廠生產(chǎn)出來的生鐵（鐵碳合金，其中含碳量2～4.3%）是否達到要求，取來了一些生鐵樣品，并取稀鹽酸100g，平均分成4份，進行實驗，結果如下：

實驗	1	2	3	4
稀鹽酸的質量/g	25	25	25	25
加入樣品的質量/g	3	6	9	12
生成的H2質量/g	0.1	0.2	0.25	m

Ⅰ上表中的m的數(shù)值為0.25．
Ⅱ試計算這種生鐵樣品中碳的質量分數(shù)并判斷是否達到要求．（寫出計算過程，計算結果保留小數(shù)點后一位）

Answer 1

分析 根據(jù)已有的金屬的存在狀態(tài)、煉鐵的原理、鐵銹蝕的因素分析解答，根據(jù)反應的化學方程式結合題干提供的數(shù)據(jù)進行分析解答即可．

解答 解：（1）極少數(shù)不活潑的金屬是以單質形式存在的，不選擇黃鐵礦（FeS₂）來煉鐵的原因是反應能生成二氧化硫，會污染空氣，故填：單質；產(chǎn)生二氧化硫污染空氣；
（2）鐵在與水和氧氣并存時易生銹，故填：水，氧氣；
（3）①氫氣和氯化亞鐵高溫反應生成鐵和氯化氫氣體，故填：H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl；
②通入N₂的目的防止生成的鐵粉遇氧氣自燃，故填：防止生成的鐵粉遇氧氣自燃；
③MFe₂O_X能使工業(yè)廢氣中的SO₂轉化為S，則MFe₂O_y中的氧原子增多，故X小于Y，故填：小于；
④SO₂轉化為S，發(fā)生了化學反應，故不是催化劑，故填：不是；
（4）①組裝好儀器后，實驗的順序為：d．檢驗一氧化碳的純度，C．點燃處理尾氣的酒精燈，a．通一氧化碳，b．點燃給硬質玻璃管加熱的酒精噴燈，故填：
dcab；
②一氧化碳能將氧化鐵還原為鐵，故觀察到紅色固體變黑色，故填：紅色固體變黑色；
③碳和氧化鐵高溫反應生成鐵和二氧化碳，故填：3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑；
④利用一氧化碳的可燃性進行尾氣處理生成的是二氧化碳，故填：2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂；
⑤根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)可以看出，m=0.25，故填：0.25；
設鐵的質量為x
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x            0.1g
$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.1g}$
x=2.8g  
碳元素的質量分數(shù)為：$\frac{3g-2.8g}{3g}×100%$≈6.7%，所以不符合要求．

點評 本題考查的是金屬的知識，綜合性較強，難度較大，應該加強對基礎知識的掌握．