Question

15．鐵是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)，人類進(jìn)步所必不可少的金屬材料．（1）看圖1回答，鐵元素的原子序數(shù)為26，相對(duì)原子質(zhì)量為55.85．亞鐵離子（Fe²⁺）的核外電子數(shù)為24，質(zhì)子數(shù)為26．
（2）健康人體內(nèi)，總量4～5g的鐵元素主要以化合物形式存在，缺鐵會(huì)患上c（填字母）．
a．骨質(zhì)疏松    b．甲狀腺疾病    c．貧血癥    d．侏儒癥
【實(shí)驗(yàn)一】興趣小組通過(guò)圖2實(shí)驗(yàn)研究鐵的冶煉

（3）該裝置的設(shè)計(jì)有一明顯不當(dāng)之處，你的改進(jìn)方案是在尾導(dǎo)管口處放置一點(diǎn)燃的酒精燈．
（4）試寫出一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵的化學(xué)反應(yīng)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（5）實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，觀察到B處澄清石灰水變渾濁；A處紅棕色固體變?yōu)楹谏�，小明將所得的黑色固體物質(zhì)放入足量的稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)有少量氣泡．寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，說(shuō)明黑色固體物質(zhì)c（填字母）．
a．不含鐵      b．一定全部是鐵       c．含有鐵

【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．
Fe₂O₃$\stackrel{400℃-500℃}{→}$Fe₃O₄$\stackrel{600℃-680℃}{→}$FeO$\stackrel{700℃-800℃}{→}$Fe
【資料2】實(shí)驗(yàn)研究表明：該實(shí)驗(yàn)得到是四氧化三鐵與鐵粉的混合物
【實(shí)驗(yàn)二】研究后興趣小組用圖3實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)一所得黑色粉末中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

【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(yīng)，但吸收能力比石灰水強(qiáng)
（6）從安全與規(guī)范的角度考慮，裝置C后面應(yīng)連接D（選填裝置序號(hào)）
（7）鐵與四氧化三鐵的混合物10g充分反應(yīng)后，玻璃管中剩余固體（單質(zhì)鐵）的質(zhì)量為7.6g．請(qǐng)計(jì)算10g黑色粉末中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素周期表的信息以及離子形成過(guò)程來(lái)分析；
（2）根據(jù)元素在人體內(nèi)的存在形式以及鐵元素與人體健康的關(guān)系來(lái)分析；
（3）根據(jù)一氧化碳的毒性分析；
（4）根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書寫方法、步驟進(jìn)行書寫；
（5）根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)來(lái)分析；
根據(jù)鐵的化學(xué)性質(zhì)來(lái)分析；
（6）根據(jù)尾氣中含有一氧化碳來(lái)分析；
（7）由混合物的質(zhì)量和固體減少的質(zhì)量根據(jù)四氧化三鐵和一氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式可知固體減少的質(zhì)量就是四氧化三鐵中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)氧元素的質(zhì)量從而求出四氧化三鐵的質(zhì)量進(jìn)而求出混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）鐵的原子序數(shù)為26，相對(duì)原子質(zhì)量為55.85；在原子中原子序數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)，故鐵原子有26個(gè)電子，形成亞鐵離子時(shí)失去了2個(gè)電子，故亞鐵離子還有24個(gè)電子但是質(zhì)子數(shù)不變，故填：26；55.85；24；26；
（2）元素在人體內(nèi)主要是以化合物的形式存在的，缺鐵易患貧血，這里的鐵指元素，故填：c；
（3）一氧化碳有毒，散失到空氣中會(huì)污染空氣，在尾導(dǎo)管口處放置尾氣處理裝置，故填：在尾導(dǎo)管口處放置一點(diǎn)燃的酒精燈（其他合理答案也可）；
（4）一氧化碳還原氧化鐵，主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應(yīng)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\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（5）產(chǎn)生的二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣白色沉淀和水，故填：渾濁；
鐵能與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，此現(xiàn)象說(shuō)明黑色固體中含有鐵，但不一定全部是鐵．故填：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；c；
（6）尾氣中含有有毒的一氧化碳?xì)怏w，不能直接排放到空氣中，需將其點(diǎn)燃處理，故填：D；
（7）解：設(shè)四氧化三鐵的質(zhì)量為x，由四氧化三鐵和一氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式可知固體減少的質(zhì)量就是四氧化三鐵中氧元素的質(zhì)量可知：
Fe₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂        減少的質(zhì)量
232                      168                       232-168=64
x                                                    10g-7.6g=2.4g
$\frac{232}{x}=\frac{64}{2.4g}$
x=8.7g
則混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{10g-8.7g}{10g}×100%$=13%
答：10g黑色粉末中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算，難度較大．解答本題的關(guān)鍵是找到物質(zhì)間的差量，運(yùn)用差量法來(lái)求解．