Question

【題目】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．鐵的應用

（1）下列鐵制品的利用與金屬導熱性有關的是_____（填字母，下同）。

A 鐵鉗 B 鐵鍋 C 刀具

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

（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）的作用下轉化為人體可吸收的鐵元素，反應的化學方程式為______________。

（4）“納米α-Fe粉”可用于食品保鮮，稱為“雙吸劑”，因為它能吸收空氣中的____和_____。

II．鐵的冶煉。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方程式：________；

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

Ⅲ．實驗探究煉鐵原理

某化學興趣小組在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應后的產物。

（查閱資料）：

①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會產生一氧化碳，反應方程式為：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。于是他設計了下圖的實驗裝置，結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）從實驗操作程序和實驗安全看，首先要檢查裝置的氣密性，實驗開始先加熱_____（填A或D）處。實驗結束應_____（先或后）停止加熱該處，這樣做的主要目的是_______。

（4）該裝置設計有一個明顯缺陷，你認為是____________。

（5）實驗時準確稱取一定質量純凈的Fe2O3固體按上圖進行實驗，當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，但無氣泡產生。

b.Fe2O3與CO反應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數(shù)據(jù)如下：（玻璃管質量60.0 g）

	反應前	反應后
玻璃管及其中固體的質量	66.0g	65.8 g

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，純凈的Fe2O3固體質量為_______g，通過上述數(shù)據(jù)，可推斷出反應后黑色固體的成分_________， 根據(jù)推斷結果，寫出該實驗中玻璃管內發(fā)生的化學反應方程式：_____。

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熱性，故選 B。

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

（3）鐵與稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，反應的方程式為: Fe +2HCl=FeCl2+H2↑
（4）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能生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

（2）煉鐵時要用到焦炭，它有兩個作用。煉鐵時需要高溫，焦炭與氧氣反應生成二氧化碳，同時放出大量熱，可供給煉鐵使用,反應的方程式為：C+O2CO2；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，反應的方程式為：CO2+C2CO。
Ⅲ．實驗探究煉鐵原理

（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是否生成二氧化碳。故填：檢驗是否生成二氧化碳；（3）從實驗操作程序和實驗安全看，首先要檢查裝置的氣密性，實驗開始先加熱A處，以排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸；
實驗結束應先停止加熱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）該裝置設計有一個明顯缺陷，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固體質量為：66.0g-60.0g=6.0g；
玻璃管及其中固體的質量在反應前后的質量差是氧化鐵中減少的氧元素質量，即減少的氧元素質量為：66.0g-65.8g=0.2g，
氧化鐵中氧元素質量為：6.0g× =1.8g，鐵元素質量為：6.0g-1.8g=4.2g，剩余固體中鐵元素、氧元素質量比為：4.2g：（1.8g-0.2g）=21:8，
氧化亞鐵中鐵元素、氧元素質量比為：56：16=7：2，四氧化三鐵中鐵元素、氧元素質量比為：168：64=21：8，四氧化三鐵中鐵元素、氧元素質量比是21:8，因此剩余固體是四氧化三鐵，該實驗中玻璃管內發(fā)生的化學反應方程式為：3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2.