Question

14．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B（填字母，下同）．
A．鐵鉗     B．鐵鍋           C．刀具
（2）“納米α-Fe粉”可以用于食品保鮮，稱之為“雙吸劑”，因為它能吸收空氣中的氧氣和水．
II．鐵的冶煉
工業(yè)煉鐵的原理是高溫下用CO作還原劑，將鐵從氧化物中還原出來．請回答下列問題：
（1）寫出以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學(xué)方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ；
（2）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能提供熱量，維持爐溫；
Ⅲ．實驗探究煉鐵原理：
工業(yè)上煉鐵的原理是利用一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)．某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置進行實驗探究，請按要求填空：

（1）A處發(fā)生的現(xiàn)象分別是紅棕色固體逐漸變黑
（2）實驗過程中，CO的作用有①②③④⑤（填序號）
①CO氣體作為反應(yīng)物
②實驗開始時，排盡裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸
③停止加熱后，防止A中生成物被氧化
④停止加熱后防止B中的溶液倒吸入A中
⑤對B中反應(yīng)物起到一定的攪拌作用，便于CO₂與反應(yīng)液充分接觸而反應(yīng)
（3）為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前是否要先斷開A和B的連接處？不需要（填“需要”或“不需要”），理由是停止加熱后，還需繼續(xù)通入一氧化碳．
（4）為了回收利用一氧化碳，需除去尾氣中的二氧化碳，并將剩余氣體收集在集氣瓶中，c處酒精燈換作下列裝置中的c最為合理．
（5）實驗時準(zhǔn)確稱取4.8克純凈的Fe₂O₃固體按圖進行實驗，當(dāng)固體全部變黑后，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻．將得到黑色的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．
b．Fe₂O₃與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下：
Fe₂O₃$\stackrel{400℃-500℃}{→}$Fe₃O₄$\stackrel{500℃-600℃}{→}$FeO（黑色）$\stackrel{700℃-800℃}{→}$  Fe
根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO③Fe₃O₄和FeO．
小明稱取了反應(yīng)后的固體，為4.64克，試通過計算確認(rèn)固體的成分．（寫出計算過程）
反思：一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，若要得到鐵可采取的措施有冶鐵過程中溫度需控制在高溫條件下進行（寫一種）

Answer 1

分析 I．鐵的應(yīng)用
（1）物質(zhì)的性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途，所以可以根據(jù)鐵的用途，分析利用了鐵的什么性質(zhì)．
（2）根據(jù)鐵銹蝕的條件分析．
II．鐵的冶煉
（1）冶煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、空氣等物質(zhì)，通過反應(yīng)生成的一氧化碳可以把鐵礦石中的鐵還原出來．
（2）根據(jù)高爐煉鐵的原料及各原料的作用分析即可；
Ⅲ實驗探究煉鐵原理
（1）根據(jù)一氧化碳可以把氧化鐵還原為鐵，以及氧化鐵和鐵粉的顏色分析；
（2）根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的作用進行解答；
（3）根據(jù)玻璃管中氣體的壓強變化進行分析解答；
（4）除去一氧化碳中的二氧化碳（氫氧化鈉溶液只和二氧化碳反應(yīng)），并將一氧化碳收集在集氣瓶中，圖2裝置中最為合理的是c，因為一氧化碳在上方聚集，有利于把水排出．
（5）根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象分析．根據(jù)固體的質(zhì)量的變化推算反應(yīng)后黑色固體的成分．
【反思】根據(jù)題干中的信息來分析．

解答 解：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．
（2）鐵吸收水與氧氣后會變成鐵銹，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$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ．
（2）煉鐵時要用到焦炭，它有兩個作用．煉鐵時需要高溫，焦炭與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，同時放出大量熱，可供給煉鐵使用；煉鐵時還需一氧化碳作還原劑，二氧化碳與過量焦炭反應(yīng)可以生成一氧化碳；
Ⅲ實驗探究煉鐵原理
（1）在高溫條件下，一氧化碳還原氧化鐵生成了鐵和二氧化碳，根據(jù)氧化鐵呈紅色，還原性的鐵粉呈黑色；
（2）上述實驗過程中，CO氣體除作為反應(yīng)物外，還能起到的作用是：實驗開始時，排盡裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；停止加熱后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；將裝置中的CO₂送入NaOH溶液中；對B中反應(yīng)物起到一定的攪拌作用，便于CO₂與反應(yīng)液充分接觸而反；故答案①②③④⑤
（3）熄滅酒精噴燈會引起試管內(nèi)溫度降低，導(dǎo)致試管內(nèi)壓強驟然減小，B中有一個倒扣的漏斗不會導(dǎo)致水沿導(dǎo)管進入試管；
（4）除去一氧化碳中的二氧化碳（氫氧化鈉溶液只和二氧化碳反應(yīng)），并將一氧化碳收集在集氣瓶中，圖2裝置中最為合理的是c，因為一氧化碳在上方聚集，有利于把水排出，故答案為：c；
（5）加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生，說明沒有鐵生成，這樣就是Fe₃O₄和FeO的組合了，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO③Fe₃O₄和FeO．
4.8克純凈氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量：4.8g×$\frac{112}{169}×100%$=3.36；4.64克反應(yīng)后固體中氧元素的質(zhì)量：4.64g-3.36g=1.28g；反應(yīng)后固體中鐵、氧原子個數(shù)比為：$\frac{3.36g}{56}：\frac{1.28g}{16}$=3：4
反應(yīng)后固體為：Fe₃O₄
【反思】根據(jù)題干信息可知，也想得到單質(zhì)鐵，需要在高溫下用一氧化碳還原氧化鐵；并且實驗結(jié)束后，先撤掉酒精燈，繼續(xù)通入一氧化碳直到裝置冷卻為止．故控制在高溫的條件下進行．
故答案為：Ⅰ、（1）B；（2）氧氣和水；
Ⅱ、（1）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ；（2）提供熱量，維持爐溫；
Ⅲ、（1）紅棕色固體逐漸變黑；
（2）①②③④⑤
（3）不需要；停止加熱后，還需繼續(xù)通入一氧化碳
（4）c；
（5）Fe₃O₄和FeO；
Fe₃O₄
【反思】冶鐵過程中溫度需控制在高溫條件下進行．

點評 此題是對煉鐵知識的考查，解決的關(guān)鍵是知道煉鐵的原理、原料及過程，題目綜合性較強．