Question

14．鋼鐵是重要的金屬材料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中應(yīng)用非常廣泛．
I．鐵的應(yīng)用
（1）下列鐵制品的利用與金屬導(dǎo)熱性有關(guān)的是B（填字母，下同）．
A．鐵鉗     B．鐵鍋           C．刀具
（2）“納米α-Fe粉”可以用于食品保鮮，稱之為“雙吸劑”，因?yàn)樗�能吸收空氣中的氧氣和水�?br />II．鐵的冶煉
工業(yè)煉鐵的原理是高溫下用CO作還原劑，將鐵從氧化物中還原出來(lái)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫出以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學(xué)方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ；
（2）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能提供熱量，維持爐溫；
Ⅲ．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理：
工業(yè)上煉鐵的原理是利用一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)．某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)按要求填空：

（1）A處發(fā)生的現(xiàn)象分別是紅棕色固體逐漸變黑
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，CO的作用有①②③④⑤（填序號(hào)）
①CO氣體作為反應(yīng)物
②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸
③停止加熱后，防止A中生成物被氧化
④停止加熱后防止B中的溶液倒吸入A中
⑤對(duì)B中反應(yīng)物起到一定的攪拌作用，便于CO₂與反應(yīng)液充分接觸而反應(yīng)
（3）為了防止溶液倒吸，本實(shí)驗(yàn)停止加熱前是否要先斷開(kāi)A和B的連接處？不需要（填“需要”或“不需要”），理由是停止加熱后，還需繼續(xù)通入一氧化碳．
（4）為了回收利用一氧化碳，需除去尾氣中的二氧化碳，并將剩余氣體收集在集氣瓶中，c處酒精燈換作下列裝置中的c最為合理．
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取4.8克純凈的Fe₂O₃固體按圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)固體全部變黑后，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻．將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無(wú)氣泡產(chǎn)生．

查閱資料：a．鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解．
b．Fe₂O₃與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下：
Fe₂O₃$\stackrel{400℃-500℃}{→}$Fe₃O₄$\stackrel{500℃-600℃}{→}$FeO（黑色）$\stackrel{700℃-800℃}{→}$  Fe
根據(jù)“無(wú)氣泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO③Fe₃O₄和FeO．
小明稱取了反應(yīng)后的固體，為4.64克，試通過(guò)計(jì)算確認(rèn)固體的成分．（寫出計(jì)算過(guò)程）
反思：一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，若要得到鐵可采取的措施有冶鐵過(guò)程中溫度需控制在高溫條件下進(jìn)行（寫一種）

Answer 1

分析 I．鐵的應(yīng)用
（1）物質(zhì)的性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途，所以可以根據(jù)鐵的用途，分析利用了鐵的什么性質(zhì)．
（2）根據(jù)鐵銹蝕的條件分析．
II．鐵的冶煉
（1）冶煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、空氣等物質(zhì)，通過(guò)反應(yīng)生成的一氧化碳可以把鐵礦石中的鐵還原出來(lái)．
（2）根據(jù)高爐煉鐵的原料及各原料的作用分析即可；
Ⅲ實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理
（1）根據(jù)一氧化碳可以把氧化鐵還原為鐵，以及氧化鐵和鐵粉的顏色分析；
（2）根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的作用進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)玻璃管中氣體的壓強(qiáng)變化進(jìn)行分析解答；
（4）除去一氧化碳中的二氧化碳（氫氧化鈉溶液只和二氧化碳反應(yīng)），并將一氧化碳收集在集氣瓶中，圖2裝置中最為合理的是c，因?yàn)橐谎趸�碳在上方聚集，有利于把水排出�?br />（5）根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象分析．根據(jù)固體的質(zhì)量的變化推算反應(yīng)后黑色固體的成分．
【反思】根據(jù)題干中的信息來(lái)分析．

解答 解：I．鐵的應(yīng)用
（1）分析所給三種金屬制品可以知道，鐵鍋是利用了金屬的導(dǎo)熱性．
（2）鐵吸收水與氧氣后會(huì)變成鐵銹，所以“雙吸劑”它能夠吸收空氣中的水分和氧氣．
II．鐵的冶煉
（1）赤鐵礦的主要成分是氧化鐵，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)能生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ．
（2）煉鐵時(shí)要用到焦炭，它有兩個(gè)作用．煉鐵時(shí)需要高溫，焦炭與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，同時(shí)放出大量熱，可供給煉鐵使用；煉鐵時(shí)還需一氧化碳作還原劑，二氧化碳與過(guò)量焦炭反應(yīng)可以生成一氧化碳；
Ⅲ實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理
（1）在高溫條件下，一氧化碳還原氧化鐵生成了鐵和二氧化碳，根據(jù)氧化鐵呈紅色，還原性的鐵粉呈黑色；
（2）上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，CO氣體除作為反應(yīng)物外，還能起到的作用是：實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；停止加熱后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；將裝置中的CO₂送入NaOH溶液中；對(duì)B中反應(yīng)物起到一定的攪拌作用，便于CO₂與反應(yīng)液充分接觸而反；故答案①②③④⑤
（3）熄滅酒精噴燈會(huì)引起試管內(nèi)溫度降低，導(dǎo)致試管內(nèi)壓強(qiáng)驟然減小，B中有一個(gè)倒扣的漏斗不會(huì)導(dǎo)致水沿導(dǎo)管進(jìn)入試管；
（4）除去一氧化碳中的二氧化碳（氫氧化鈉溶液只和二氧化碳反應(yīng)），并將一氧化碳收集在集氣瓶中，圖2裝置中最為合理的是c，因?yàn)橐谎趸�碳在上方聚集，有利于把水排出，故答案為：c；
（5）加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無(wú)氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明沒(méi)有鐵生成，這樣就是Fe₃O₄和FeO的組合了，黑色粉末可能是：①Fe₃O₄；②FeO③Fe₃O₄和FeO．
4.8克純凈氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量：4.8g×$\frac{112}{169}×100%$=3.36；4.64克反應(yīng)后固體中氧元素的質(zhì)量：4.64g-3.36g=1.28g；反應(yīng)后固體中鐵、氧原子個(gè)數(shù)比為：$\frac{3.36g}{56}：\frac{1.28g}{16}$=3：4
反應(yīng)后固體為：Fe₃O₄
【反思】根據(jù)題干信息可知，也想得到單質(zhì)鐵，需要在高溫下用一氧化碳還原氧化鐵；并且實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先撤掉酒精燈，繼續(xù)通入一氧化碳直到裝置冷卻為止．故控制在高溫的條件下進(jìn)行．
故答案為：Ⅰ、（1）B；（2）氧氣和水；
Ⅱ、（1）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ；（2）提供熱量，維持爐溫；
Ⅲ、（1）紅棕色固體逐漸變黑；
（2）①②③④⑤
（3）不需要；停止加熱后，還需繼續(xù)通入一氧化碳
（4）c；
（5）Fe₃O₄和FeO；
Fe₃O₄
【反思】冶鐵過(guò)程中溫度需控制在高溫條件下進(jìn)行．

點(diǎn)評(píng) 此題是對(duì)煉鐵知識(shí)的考查，解決的關(guān)鍵是知道煉鐵的原理、原料及過(guò)程，題目綜合性較強(qiáng)．