Question

【題目】電影《我和我的祖國》中有這樣一則片段：開國大典前夜， 升旗試驗出了問題，旗桿頂部的阻斷球因銹蝕變脆而折斷，為保證當天升 旗成功，采用焊接方式換上新的不銹鋼阻斷球，最終升旗儀式完美無缺。

（一）阻斷球是常見的鐵制品，工業(yè)上常用設備高爐來煉鐵，主要原料是 焦炭、赤鐵礦石（主要含 Fe2O3）、石灰石、空氣等，主要反應過程如下：

請回答：

（1）將煉出的“鐵”加足量鹽酸，充分反應后，總有黑色物質剩余，該黑色物質為________填 化學式）；

（2）反應②的化學方程式為_____，該反應所屬的基本反應類型為_____。

（二）金屬的銹蝕及防護

（1）鐵質阻斷球的生銹，實際上是鐵與_______、_____________共同作用的結果。鐵銹的顏色是______；下列情況下鐵制品最易生銹的是______（填序號）．

a 潮濕空氣中 b 干燥空氣中 c 部分浸入食鹽水中

（2）生活中的鐵制品琳瑯滿目，鐵還可以作鐵鍋利用了鐵的_______性，請寫出一種生活中防止鐵鍋生銹的方法：_______。

（3）金屬鋁比鐵活潑，卻具有很好的抗腐蝕性，原因是_____________ （用方程式表示)

（三）鐵銹組成分析測定

（查閱資料）鐵銹成分復雜，化學式可簡單表示為 Fe2O3nH2O，在加熱時會分步反應，首 先失去結晶水，其反應可表示為 Fe2O3nH2OFe2O3+nH2O。濃硫酸可以吸水，堿石灰 可以吸收水和二氧化碳。

（提出問題）鐵銹（Fe2O3nH2O）中 n 的值等于多少呢？

（問題探究）為了探究鐵銹（Fe2O3nH2O）的組成，稱取 30.0g 部分生銹的鐵粉樣品，樣品中僅含鐵和 Fe2O3nH2O，按如圖 2 所示裝置進行實驗。

（1）為了保證實驗安全，實驗開始時應先通 CO，目的是_______；

（2）反應結束后還需持續(xù)通 CO，除了防止鐵氧化以外，還有_______ 的目的。

（3）實驗結束后，A 中玻璃管內出現的現象是_______ ；

（4）請指出該裝置中有一處明顯不足_______ ；

（數據處理）圖 3 是加熱時間和 A 中固體質量關系圖象，下表是 B、C 中質量不再變化時 B中濃硫酸、C 中堿石灰裝置質量變化情況。

	反應前（g）	反應后（g）
B	100	105.4
C	150.0	163.2

（5）完全反應產生的二氧化碳質量為_______ ；鐵銹（Fe2O3nH2O）中 n 的值是______；

（6）寫出 T3-T4 時間段所發(fā)生的化學方程式_______

（7）計算 30g 樣品中單質鐵的質量分數_______。（寫出計算過程，結果保留到 0.1%）

Answer 1

【答案】C 化合反應 水 氧氣 紅棕色 c 導熱性 潔凈干燥 4Al+3O2=2Al2O3 為了排盡玻璃硬管內的空氣，防止CO不純，反應后容易發(fā)生危險 防止液體倒吸 玻璃管內的固體由紅棕色變?yōu)楹谏?/span> 沒有尾氣處理裝置 13.2g 3 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 28.7%

【解析】

一（1）煉出的“鐵”是生鐵，含有鐵和碳，加足量鹽酸，充分反應后，剩余的黑色物質是碳：C；

（2）反應②是二氧化碳在高溫下和焦炭反應生成一氧化碳，反應的化學方程式為

；

該反應符合“多變一”的特征，屬于化合反應；

二（1）鐵質阻斷球的生銹，實際上是鐵與水和氧氣共同作用的結果；

鐵銹的主要成分是氧化鐵，顏色是紅棕色的；

食鹽水中的氯離子濃度高，能夠破壞鐵的鈍化膜，加速鐵的腐蝕，故鐵在食鹽水中更容易腐蝕，故選c；

（2）鐵還可以作鐵鍋利用了鐵的導熱性；

生活中防止鐵鍋生銹的方法有：潔凈、干燥；

（3）金屬鋁比鐵活潑，卻具有很好的抗腐蝕性，原因是鋁和氧氣反應生成了致密的氧化鋁薄膜，反應的化學方程式為4Al+3O2=2Al2O3；

三（1）實驗開始時應先通 CO是為了排盡玻璃硬管內的空氣，防止CO不純，反應后容易發(fā)生危險；

（2）防止液體倒吸進玻璃管中使玻璃管炸裂；

（3）實驗結束后，A 中玻璃管內出現的現象是玻璃管內的固體由紅棕色變?yōu)楹谏��?/span>

（4）沒有尾氣處理裝置，逸出的CO會污染空氣；

（5）C裝置中吸收了二氧化碳以后，質量由150.0g增加到163.2g，故完全反應產生的二氧化碳的質量為163.2g-150.0g=13.2g；

T1-T2時間段鐵銹（Fe2O3nH2O）失去結晶水生成氧化鐵，失去的水的質量為30g-24.6=5.4g，一份鐵銹生成三份二氧化碳，三份二氧化碳的相對分子質量為132，二氧化碳的質量為13.2g，n份H2O的質量為5.4g，，解得n=3，故鐵銹中n 的值是3；

（6）T3-T4 時間段是氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

（7）氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和13.2g二氧化碳，計算過程如下：

，解得x=11.2g，則反應完成后生成Fe的質量為11.2g，由圖可知，最后的固體質量為19.8g，則樣品中原有的鐵單質的質量為19.8g-11.2g=8.6g，樣品中鐵的質量分數為

。