Question

【題目】鐵是現代化學工業(yè)的基礎，人類進步所必不可少的金屬材料。
（1）下圖為鐵元素在元素周期表中的信息，鐵元素的原子序數為 ， 亞鐵離子(Fe2＋)的核外電子數為。

（2）健康人體內，總量4～5g的鐵元素主要以(選填“單質”、“化合物”)形式存在，缺鐵會患上（填字母）。
a.骨質疏松 b.甲狀腺疾病 c.貧血癥 d.侏儒癥
（3）【實驗一】興趣小組通過下圖實驗研究鐵的冶煉

【資料1】已知鐵的氧化物均能逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵。

【資料2】實驗研究表明：該實驗得到的是四氧化三鐵與鐵粉的混合物
①試寫出一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵的化學反應方程式 ；
②實驗一段時間后，觀察到A處B處現象分別是； ， 小明將所得的黑色固體物質放入足量的稀硫酸中，發(fā)現有少量氣泡。寫出產生氣泡反應的化學方程式 ， 說明黑色固體物質（填字母）。
a.不含鐵 b.一定全部是鐵 c.含有鐵
（4）【實驗二】興趣小組用下圖實驗研究實驗一所得黑色粉末中單質鐵的質量分數

【資料3】氫氧化鈉溶液和石灰水類似都可以與二氧化碳反應，且吸收能力比石灰水強
①從安全與規(guī)范的角度考慮，裝置C后面應連接(選填裝置序號D或E)，B裝置的作用是。
②鐵與四氧化三鐵的混合物10 g充分反應后，玻璃管中剩余固體(單質鐵)的質量為8.4g。請計算10 g黑色粉末中單質鐵的質量分數 。
（5）【實驗三】興趣小組為探究生鐵中鐵的含量（生鐵中只考慮鐵，碳），設計有關方案,取0.58克生鐵放于試管中，實驗中將注射器內76毫升稀硫酸（足量）完全注入試管中。當試管中不再產生氣泡時立刻讀數得到量筒中水的體積為300毫升。已知實驗條件下氫氣的密度為0.09g/L。

①計算生鐵中鐵的質量分數?（寫出計算過程，氫氣質量保留兩位小數，結果保留到0.1℅）
②上述方法測得的生鐵中鐵的質量分數偏小，可能的原因是
A．沒等裝置冷卻就讀數 B．生鐵中含有少量鋅
C．試管中有氫氣沒有排出 D. 將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾

Answer 1

【答案】
（1）26,24
（2）化合物,c
（3）Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,紅棕色固體變黑,澄清石灰水變渾濁,Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑,c
（4）E,防止倒吸,安全瓶,42%
（5）96.6%,BD
【解析】（1）由圖示可知，鐵的原子序數為26，亞鐵離子是鐵原子失去兩個電子形成的，所以其核外電子數為24；（2）健康人體內，總量4～5g的鐵元素主要以化合形式存在，缺鐵易患貧血；（3）一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵和二氧化碳，反應方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；實驗一段時間后A處紅色固體會變成黑色，B處澄清石灰水變渾濁；因生成的黑色固體為鐵，所以放入硫酸中，鐵與硫酸反應會生成硫酸亞鐵和氫氣；（4）裝置C可將尾氣中的二氧化碳除去且將一氧化碳收集起來，所以應連接E裝置以接收C中排出的液體；B裝置是空瓶，作用是防止倒吸；
四氧化三鐵中氧元素質量為10g-8.4g=1.6g，則四氧化三鐵質量為1.6g=5.8g，則單質鐵的質量分數為=42%；（5）生成氫氣質量為（0.3-0.076）L0.09g/L＝0.02g
設鐵的質量為x
Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑
56 2
x 0.02g
56:2=x:0.02g
x=0.56g
則單質鐵的質量分數為
等質量的鋅比鐵產生氫氣質量少，所以生鐵中含有少量鋅會使得計算鐵的質量分數偏小，原試管中有部分空氣，所以反應結束后試管內留有的氫氣不影響測得氫氣的體積在小，即不影響測得鐵的質量分數；將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾，則會有少量氫氣進入注射器中，使得測得氫氣體積偏小，計算鐵的質量分數偏小。

【考點精析】關于本題考查的金屬材料的選擇依據和一氧化碳還原氧化鐵，需要了解黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金．重金屬：如銅、鋅、鉛等；有色金屬輕金屬：如鈉、鎂、鋁等；有色金屬：通常是指除黑色金屬以外的其他金屬；原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來才能得出正確答案．