Question

18．鐵在生產生活中應用十分廣泛．鐵的冶煉和利用已成為目前科學研究和技術領域中的重要課題．
（1）金屬鋁比鐵活潑，但鋁制品卻比鐵制品耐腐蝕，原因是鋁在常溫下與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應，使鋁的表面生成了一層致密的氧化鋁薄膜從而阻止了內部的鋁進一步氧化；
（2）鋼鐵車殼表面噴漆不僅美觀，而且可有效防止與空氣中的水、氧氣（填兩種物質名稱）接觸而生銹．
（3）鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程，把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用焦炭和氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來，得到鐵合金．在
此過程中焦炭的作用為產生高溫和生成還原劑CO，一氧化碳還原氧化鐵的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）小明同學提出單質碳也具有還原性，為什么工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石？于是，他模擬工業(yè)煉鐵設計如圖對比實驗（査閱資料獲知NaOH溶液可吸收CO₂氣體）；

①取兩份相同質量的氧化鐵粉末．一份與足量的碳粉均勻混合放入如圖裝置A的硬質試管中；另一份放入如圖裝置B的硬質玻璃管中．
②裝置A和B兩組實驗同時開始進行．在裝置B的反應中，實驗開始前，先通CO（選填“通CO”或“加熱”）；實驗結束后，繼續(xù)通入CO直至冷卻至室溫，裝置B中右側酒精燈的作用是點燃尾氣中的一氧化碳，以防造成空氣污染，此時，發(fā)現(xiàn)裝置B的硬質玻璃管中固體完全由紅色變?yōu)楹谏�，裝置A的硬質試管中仍有紅色固體．因而他認為焦炭和鐵礦石都是固體，接觸面積小，不易完全反應是工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石的一個原因．
（5）小明同學經過査閱資料發(fā)現(xiàn)除了上述原因外，工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石還有一些其它原因，試寫出其中的一個焦炭是固體，不容易和生成的鐵分離（或焦炭中含有雜質，影響鐵的純度）．
（6）硅酸鈉（Na₂SiO₃）是我國優(yōu)先發(fā)展的精細化工產品，NaOH和SiO₂反應可以生成Na₂SiO₃和H₂O，現(xiàn)以125t石英砂（SiO₂質量分數(shù)為96%）為原料，與足量的NaOH溶液反應．試計算：理論上得到硅酸鈉的質量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋁在空氣容易形成致密的氧化物，因此抗腐蝕性能很好進行解答；
（2）根據(jù)金屬的銹蝕因素來分析；
（3）根據(jù)煉鐵的原理分析；
（4）一氧化碳不純加熱會發(fā)生爆炸以及一氧化碳有毒來分析；
（5）根據(jù)實驗完成后還要考慮分離出所要得到的物質考慮；
（6）根據(jù)反應的化學方程式，利用石英砂中SiO₂的質量計算反應可生成硅酸鈉的質量．

解答 解：（1）鋁比鐵活潑，但是鋁制品比鐵制品耐腐蝕，原因是：鋁在常溫下與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應，使鋁的表面生成了一層致密的氧化鋁薄膜從而阻止了內部的鋁進一步氧化．故答案為：鋁在常溫下與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應，使鋁的表面生成了一層致密的氧化鋁薄膜從而阻止了內部的鋁進一步氧化；
（2）鋼鐵車殼表面噴漆可有效防止與空氣中的水和氧氣接觸而生銹，故填：水、氧氣．
（3）高爐煉鐵中焦炭的作用是產生高溫和生成還原劑CO，一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
故填：產生高溫和生成還原劑CO；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）為防止一氧化碳與空氣混合加熱時，引起爆炸，在實驗前要先通入CO；故填：通CO；
尾氣中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，為了防止造成空氣污染，所以用酒精燈將其點燃處理；故填：點燃尾氣中的一氧化碳，以防造成空氣污染；
（5）工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石還有一些其它原因，如焦炭是固體，不容易和生成的鐵分離；或焦炭中含有雜質，影響鐵的純度；故填：焦炭是固體，不容易和生成的鐵分離（或焦炭中含有雜質，影響鐵的純度）；
（6）解：石英砂中的SiO₂的質量=125t×96%=120t
設生成硅酸鈉的質量為x
2NaOH+SiO₂═Na₂SiO₃+H₂O
              60     122
            120t     x
$\frac{60}{122}=\frac{120t}{x}$
x=244t
答：理論上得到硅酸鈉的質量為244t．

點評 本題以實驗探究的形式考查化學反應式的書寫、實驗中的注意事項、以及不用碳還原氧化鐵的原因，還有相關的拓展實驗，可謂考查詳盡，即考查了知識，又培養(yǎng)了學生的細心、耐心分析解決問題的能力．