Question

12．金屬是一種非常重要的資源，在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的用途．
（1）人類向自然界提取量最大的金屬是鐵，高爐煉鐵的原料是鐵礦石，空氣，石灰石和焦炭，
（2）如圖所示，在盛水的試管中放一根潔凈的鐵釘，用帶U形管的橡皮塞塞緊，U形管內(nèi)水面處于同一高度，數(shù)天后觀察到U形管內(nèi)的a側(cè)液面上升（填“上升”“下降”或“不變”），產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是鐵釘在潮濕的環(huán)境下和水氧氣反應(yīng)生銹，從而消耗了氧氣，導(dǎo)致a側(cè)液面上升．
（3）請(qǐng)你提出一條防止鋼鐵銹蝕的合理措施刷漆．
（4）在Cu（NO₃）₂、Al（NO₃）₃、和AgNO₃的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應(yīng)后過(guò)濾，向?yàn)V出的固體上滴加稀鹽酸時(shí)有氣泡產(chǎn)生，則反應(yīng)所得溶液中含有的金屬離子有Al ³⁺、Fe ²⁺，反應(yīng)后溶液的質(zhì)量比原混合溶液質(zhì)量小填（“大”或“小”），有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu（NO₃）₂+Fe=Fe（NO₃）₂+Cu或者2AgNO₃+Fe=2Ag+Fe（NO₃）₂或者Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑（寫一個(gè)即可）．
（5）工業(yè)上可利用“鋁熱反應(yīng)”焊接鋼軌，冶煉難溶金屬等，其原理是在高溫下用鋁將某些金屬?gòu)钠溲趸�物中置換出來(lái)，若用鋁與四氧化三鐵反應(yīng)來(lái)制取25.2kg鐵，理論上需要消耗鋁的質(zhì)量是多少？

Answer 1

分析 （1）明確煉鐵的原料；
（2）鐵生銹是和水、氧氣反應(yīng)所致，消耗氧氣，液面上升；
（3）防止鐵生銹的一般措施，隔絕空氣和水；
（4）給定四種金屬和氫的活動(dòng)關(guān)系由高到低的順序?yàn)闉锳l  Fe  H  Cu   Ag，結(jié)合固體滴加鹽酸有氣泡，說(shuō)明鐵有剩余，進(jìn)一步分析判斷；
（5）根據(jù)信息寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式，然后計(jì)算．

解答 解：（1）人類向自然界提取量最大的金屬是鐵，高爐煉鐵的原料是鐵礦石，空氣，石灰石和和焦炭；
（2）在盛水的試管中放一根潔凈的鐵釘，環(huán)境潮濕，有水，也有空氣，U形管內(nèi)水面處于同一高度，數(shù)天后，慢慢生銹，生銹是消耗水和氧氣的，導(dǎo)致a側(cè)液面 上升，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是 鐵釘在潮濕的環(huán)境下和水氧氣反應(yīng)生銹，從而消耗了氧氣，導(dǎo)致a側(cè)液面上升．
（3）請(qǐng)你提出一條防止鋼鐵銹蝕的合理措施 刷漆、抹油，做鍍層或者加工為不銹鋼（具體措施要結(jié)合物質(zhì)的使用用途和環(huán)境以及價(jià)值來(lái)選擇）．
（4）給定四種金屬和氫的活動(dòng)關(guān)系由高到低的順序?yàn)闉锳l  Fe  H  Cu   Ag．在Cu（NO₃）₂、Al（NO₃）₃、和AgNO₃的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應(yīng)（鐵最先和硝酸銀反應(yīng)，然后和硝酸銅反應(yīng)，不和硝酸鋁反應(yīng)）后過(guò)濾，向?yàn)V出的固體（一定有銀和銅，可能有鐵，一定無(wú)鋁）上滴加稀鹽酸時(shí)有氣泡產(chǎn)生（說(shuō)明固體有鐵，也就是鐵完全消耗掉硝酸銀和硝酸銅后依然有剩余，），則反應(yīng)所得溶液中含有的金屬離子有鋁粒子和亞鐵粒子，無(wú)銅離子和銀離子．混合物和鐵反應(yīng)分別為，且質(zhì)量關(guān)系如下
Cu（NO₃）₂+Fe=Fe（NO₃）₂+Cu    固體變化
                    56                      64     56-64=-8，則溶解質(zhì)量減小
或者2AgNO₃+Fe=2Ag+Fe（NO₃）₂固體變化
56    216                     56-218=-162，則溶解質(zhì)量減小
反應(yīng)后溶液的質(zhì)量比原混合溶液質(zhì)量 �。�
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Cu（NO₃）₂+Fe=Fe（NO₃）₂+Cu或者2AgNO₃+Fe=2Ag+Fe（NO₃）₂
或者Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑（寫一個(gè)即可）．
（5）工業(yè)上可利用“鋁熱反應(yīng)”焊接鋼軌，冶煉難溶金屬等，其原理是在高溫下用鋁將某些金屬?gòu)钠溲趸�物中置換出來(lái)，若用鋁與四氧化三鐵反應(yīng)來(lái)制取25.2kg鐵，則對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe（配平時(shí)用最小公倍數(shù)法，從氧元素入手．或者說(shuō)觀察法）．
設(shè)理論上需要消耗鋁的質(zhì)量是x
8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe
8×27                                  9×56
x                                       25.2kg
$\frac{8×27}{9×56}$=$\frac{x}{25.2kg}$
x=10.8kg
故答案為：
（1）焦炭；（2）上升；鐵釘在潮濕的環(huán)境下和水氧氣反應(yīng)生銹，從而消耗了氧氣，導(dǎo)致a側(cè)液面上升．
（3）刷漆（合理即可）．
（4）Al ³⁺、Fe ²⁺；��； Cu（NO₃）₂+Fe=Fe（NO₃）₂+Cu或者2AgNO₃+Fe=2Ag+Fe（NO₃）₂或者Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑（寫一個(gè)即可）．
（5）10.8kg

點(diǎn)評(píng) 本題涉及內(nèi)容較多，不要被一下嚇暈，要逐一慢慢梳理解答，盡心思考，難度不大．