Question

6．金屬材料和我們生活息息相關．

（1）生鐵和鋼都是鐵合金，性能優(yōu)良，硬度均比純鐵大（填“大”或“小”）．合金具有良好的物理、化學性能，下列物質不屬于合金的是cd（選填序號）
a．黃銅       b．不銹鋼       c．鐵礦石   d．氧化鐵
（2）家用鋁制容器不易腐蝕，這是因為4Al+3O₂═2Al₂O₃（用化學方程式表示），鋁壺內的水垢[含CaCO₃]可用廚房中適量的食醋（填名稱）去除；但試劑不能過量的原因是醋酸能與鋁發(fā)生反應
（3）現(xiàn)代濕法冶金的先驅是指Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu（用化學方程式表示），屬于置換反應（基本反應類型）
（4）鋼鐵是重要的金屬材料，在工農業(yè)生產和生活中應用非常廣泛．
I．鐵的生銹
全世界每年被腐蝕損耗的鋼鐵材料約占全年鋼鐵產量的十分之一．下面是對鐵的腐蝕條件的探究．課本實驗中，鐵生銹所需要時間較長，某實驗小組設計如下改進實驗．（已知堿石灰能吸收水分）
（1）檢查裝置的氣密性：連接好裝置，關閉分液漏斗的活塞，將C導管接入到裝有水的燒杯中，微熱甲裝置，說明氣密性良好的現(xiàn)象是C導管口有氣泡．
（2）反應開始后，甲裝置中反應現(xiàn)象是產生大量氣泡，MnO₂的作用是催化劑．
（3）4min后觀察：A處鐵絲依然光亮，B處鐵絲表面灰暗，D處鐵絲依然光亮．該實驗說明鐵生銹主要與水和氧氣有關．B、D處實驗現(xiàn)象對比說明：決定鐵生銹快慢的一個重要因素是氧氣的濃度．
Ⅱ．鐵的應用
（4）下列鐵制品的利用與金屬導熱性有關的是B（填字母，下同）．
A．鐵鉗 B．鐵鍋 C．刀具
“納米α-Fe粉”可以在空氣中燃燒，鐵絲在空氣中不能燃燒，這是因為納米鐵粉與氧氣的接觸面積增大．
Ⅲ．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：
（5）寫出以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ；
（6）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成生成一氧化碳外，還能提供熱源，維持爐溫；
Ⅳ．實驗探究煉鐵原理
（7）實驗時準確稱取4.8克純凈的Fe₂O₃固體按圖1進行實驗，當固體全部變黑后，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻．將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產生．
查閱資料：a．鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解．
b．Fe₂O₃與CO反應的固體生成物可能情況如下：
Fe₂O₃$\stackrel{400℃-500℃}{→}$Fe₂O₄$\stackrel{500℃-600℃}{→}$${\;}_{黑色}^{FeO}$$\stackrel{700℃-800℃}{→}$Fe
根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO③Fe₃O₄和FeO．
小明稱取了反應后的固體，為4.64克，試通過計算確認固體的成分．
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控制在高溫的條件下進行（寫一種）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)合金的概念以及特點來分析；
（2）首先根據(jù)反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據(jù)化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫即可；碳酸鈣能和酸反應進行解答；
（3）根據(jù)現(xiàn)代濕法冶金的先驅是指鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵進行解答；
I．鐵的生銹
（1）根據(jù)檢查氣密性的現(xiàn)象回答；
（2）根據(jù)實驗室用過氧化氫制取氧氣的現(xiàn)象回答；
（3）根據(jù)鐵生銹的條件分析；
Ⅱ．鐵的應用
（4）物質的性質決定了物質的用途，所以可以根據(jù)鐵的用途，分析利用了鐵的什么性質；鐵絲在空氣中不能燃燒，納米鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉與氧氣的接觸面積增大；
（5）冶煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、空氣等物質，通過反應生成的一氧化碳可以把鐵礦石中的鐵還原出來．
（6）根據(jù)高爐煉鐵的原料及各原料的作用分析即可；
（7）根據(jù)反應現(xiàn)象分析．根據(jù)固體的質量的變化推算反應后黑色固體的成分．
【反思】根據(jù)題干中的信息來分析．

解答 解：（1）合金的硬度一般比組成金屬的硬度大，所以生鐵和鋼的硬度均比純鐵的硬度大；合金是指由一種金屬與其它金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質．黃銅是銅鋅合金，不銹鋼主要含鐵元素還有其他元素，具有金屬特性，所以是合金，鐵礦石的主要成分是含鐵的化合物，不屬于合金；氧化鐵是鐵的氧化物，不屬于合金；故填：大；cd；
（2）鋁制品卻不易被腐蝕，是因為鋁能與空氣中氧氣反應在其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，防止內部的鋁進一步被氧化，反應的化學方程式為：4Al+3O₂═2Al₂O₃．故答案為：4Al+3O₂═2Al₂O₃．
水垢的主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣能和酸反應，所以壺內的水垢[含CaCO₃]可用廚房中適量的食醋除去；但是食醋也能與鋁發(fā)生反應，所以食醋不能過量．故填：食醋；醋酸能與鋁發(fā)生反應．
（3）現(xiàn)代濕法冶金的先驅是指鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，化學方程式為Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，該反應是單質和化合物反應生成另外的單質和化合物，屬于置換反應．故填：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；置換；
I．鐵的生銹
（1）檢查裝置的氣密性，說明氣密性良好的現(xiàn)象是C導管口有氣泡；故填：C導管口有氣泡；
（2）反應開始后，過氧化氫分解產生大量氧氣，反應現(xiàn)象是產生大量氣泡，MnO₂的作用催化劑；故填：產生大量氣泡；催化劑；
（3）實驗現(xiàn)象說明鐵生銹主要與 水和 氧氣有關．B、D處實驗現(xiàn)象對比說明：決定鐵生銹快慢的一個重要因素是 氧氣的濃度，氧氣濃度越大，鐵生銹速度越快；故填：水；氧氣；氧氣的濃度．
Ⅱ．鐵的應用
（4）分析所給三種金屬制品可以知道，鐵鍋是利用了金屬的導熱性．故選B；
鐵絲在空氣中不能燃燒，納米鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為納米鐵粉與氧氣的接觸面積增大；故填：納米鐵粉與氧氣的接觸面積增大；
（5）赤鐵礦的主要成分是氧化鐵，氧化鐵和一氧化碳反應能生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ．故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ；
（6）煉鐵時要用到焦炭，它有兩個作用．煉鐵時需要高溫，焦炭與氧氣反應生成二氧化碳，同時放出大量熱，可供給煉鐵使用；煉鐵時還需一氧化碳作還原劑，二氧化碳與過量焦炭反應可以生成一氧化碳；故填：生成一氧化碳；提供熱源，維持爐溫；
（7）加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產生，說明沒有鐵生成，這樣就是Fe₃O₄和FeO的組合了，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO③Fe₃O₄和FeO．
故填：FeO；Fe₃O₄和FeO；
純凈的Fe₂O₃固體中鐵元素的質量為4.80g×$\frac{112}{160}×100%$═3.36g，氧元素的質量為4.80g-3.36g=1.44g；反應后損失的氧元素的質量為33.00g-32.84g=0.16g，所以設反應后黑色固體Fe_xO_y，則鐵元素：氧元素=56x：16y=3.36g：（1.44g-0.16g）；解得x：y=3：4
故反應后黑色固體是Fe₃O₄．
【反思】根據(jù)題干信息可知，也想得到單質鐵，需要在高溫下用一氧化碳還原氧化鐵；并且實驗結束后，先撤掉酒精燈，繼續(xù)通入一氧化碳直到裝置冷卻為止．故填：控制在高溫的條件下進行．

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