【題目】善于提出問題、探究問題和解決問題是學(xué)好化學(xué)的重要方法,某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)鐵及其化合物知識時進(jìn)行了系列研究.
【提出問題】
問題1:鐵為何稱為黑色金屬?
問題2:鐵和氧氣在不同條件下能發(fā)生哪些反應(yīng)?
問題3:鐵有多種氧化物,它們的性質(zhì)有哪些差異?
問題4:鋼鐵廠在選礦時,如何測定鐵礦石中的含鐵量?
問題5:用一氧化碳還原氧化鐵得到的黑色固體一定是單質(zhì)鐵嗎?
Ⅱ.解決問題
(1)【問題1】上網(wǎng)查尋,有兩種說法
a.因為在鐵表面有黑色的鐵的氧化物,所以叫黑色金屬
b.因為鐵的粉末為黑色,鐵的氧化物也均為黑色,所以叫黑色金屬
你認(rèn)為正確的說法是(填“a”或“b”)
(2)【問題2】通過學(xué)習(xí),已經(jīng)知道鐵絲在潮濕的空氣中能生銹,也能在純氧中燃燒.
請寫出一種防止鋼鐵生銹的方法;請寫出鐵絲在純氧中燃燒的化學(xué)方程式
(3)【問題3】查閱資料:a.鐵常見的氧化物有氧化鐵(Fe2O3)、四氧化三鐵(Fe3O4)和氧化亞鐵(FeO).b.四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體,可以近似地看怍是氧化亞鐵和氧化鐵的化合物.它不溶于水,能與酸反應(yīng)生成兩種鹽. c.氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末,能與酸反應(yīng),無磁性,也不能被磁鐵吸引.
請寫出四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式
(4)【問題4】同學(xué)們參觀了某鋼鐵廠,了解到鋼鐵廠在選礦時測定鐵礦石中含鐵量的方法較多,小明結(jié)合所學(xué)知識,設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置測定某赤鐵礦樣品中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù).他稱取l0.0g赤鐵礦,當(dāng)赤鐵礦中的Fe2O3全部還原為Fe時,剩余固體在CO的保護(hù)下冷卻、稱量.質(zhì)量為7.6g(假設(shè)赤鐵礦中的雜質(zhì)均不與CO反應(yīng)).
圖中酒精燈的作用是什么?赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少?(計算過程).
(5)【問題5】在鋼鐵廠的實驗室.同學(xué)們采集了用某種熱分析儀記錄的C0與Fe203進(jìn)行反應(yīng)時的有關(guān)數(shù)據(jù),并得到固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線.如圖2所示.根據(jù)圖象分析,寫出P點時固體成分的化學(xué)式 . 固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?6.4g的過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

【答案】
(1)a
(2)刷漆;3Fe+2O2 Fe3O4
(3)Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
(4)

①作用是將多余的CO氣體通過燃燒除掉,防止空氣的污染;

②設(shè)該赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量為x

Fe2O3 +3CO 2Fe+3CO2,質(zhì)量減少

160 112 160﹣112=48

x l0.0g﹣7.6g=2.4g

x=8g

該赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=80%;


(5)Fe;Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2
【解析】(1)由于氧化鐵為紅色,四氧化三鐵為黑色,則b的說法不正確,a說法正確.故填:a;(2)防止鐵生銹就是使鐵與水或氧氣隔絕,可以采用涂油或刷漆的方法.故填:刷漆;鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵,反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O2 Fe3O4 . (3)四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水,化學(xué)方程式為:Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O.
(4)①作用是將多余的CO氣體通過燃燒除掉,防止空氣的污染;
②設(shè)該赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量為x
Fe2O3 +3CO 2Fe+3CO2 , 質(zhì)量減少
160 112 160﹣112=48
x l0.0g﹣7.6g=2.4g

x=8g
該赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=80%;
5)根據(jù)氧化性Fe2O3>Fe3O4>FeO可知,與CO發(fā)生反應(yīng)時,F(xiàn)e2O3優(yōu)先反應(yīng),然后Fe3O4反應(yīng),最后FeO反應(yīng),根據(jù)圖象曲線可知,加熱到800℃時三種氧化物反應(yīng)完全,此時固體為Fe,故填:Fe.固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?6.4g時,對應(yīng)溫度為400﹣500℃,此時Fe2O3與CO反應(yīng),根據(jù)氧化性Fe2O3>Fe3O4>FeO可知,與CO發(fā)生反應(yīng)時.失去氧48g﹣46.4=1.6g
氧化鐵中氧元素為48=14.4g,鐵元素質(zhì)量=48﹣14.4g=33.6g
殘余固體中氧元素質(zhì)量=14.4g﹣1.6g=12.8g
鐵氧原子個數(shù)比=(33.6/56) =3:4,所以此時還原產(chǎn)物為Fe3O4對應(yīng)方程式3Fe2O3 +CO 2Fe3O4+CO2;
本題考查了物質(zhì)的檢驗與鑒別方法、鐵及其氧化物的性質(zhì)等知識,題目難度較大,注意掌握常見金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì),明確物質(zhì)檢驗與鑒別的實驗方案的設(shè)計方法.

練習(xí)冊系列答案
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物質(zhì)

反應(yīng)前質(zhì)量/g

5

2

20

22

反應(yīng)后質(zhì)量/g

待測

11

28

5

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