Question

3．鐵及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有廣泛應(yīng)用．

（1）圖1為高爐煉鐵示意圖．從爐底流出的生鐵屬合金（填“金屬單質(zhì)”或“合金”）．
下列作用中①與鐵礦石發(fā)生反應(yīng)生成鐵  ②燃燒供熱  ③除去鐵礦石中少量雜質(zhì)（如SiO₂）④生成CO，屬于從爐頂加入焦炭的作用有D（填字母）．
A．①②B．①③C．②③D．②④
（2）實(shí)驗(yàn)室可用圖2裝置模擬工業(yè)煉鐵并測(cè)定樣品中氧化鐵（Fe₂O₃）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（雜質(zhì)不含鐵元素，且不與CO反應(yīng)）
【查閱資料】堿石灰能吸收二氧化碳和水蒸氣
【問(wèn)題討論】裝置B的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳，從環(huán)保角度看該實(shí)驗(yàn)裝置有一明顯缺陷是：未進(jìn)行尾氣處理．
【數(shù)據(jù)處理】稱取樣品8.0g，用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后稱量A裝置增重4.4g．則 樣品中氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.3%．
【實(shí)驗(yàn)反思】當(dāng)觀察到反應(yīng)管中固體全部變黑后，若立即停止通CO，則測(cè)得的樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)影響（填“偏大”，“偏小”，“無(wú)影響”）
（3）廢鐵屑的主要成份是鐵，同時(shí)還有少量鐵銹（Fe₂O₃），用于制備動(dòng)物飼料硫酸亞鐵的流程如下：

①反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)除了Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O和Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄外，還有Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
②濾液M的溶質(zhì)有FeSO₄、H₂SO₄，操作2為過(guò)濾；
③FeSO₄的溶解度和析出組成如下表．在操作2中，析出FeSO₄•7H₂O晶體的最高溫度不超過(guò)60℃．

溫度t/℃	0	10	30	40	50	60	64	70	80	90
溶解度S/g	15.6	20.5	33.0	40.4	48.8	55.0	55.3	50.6	43.7	37.2
析出晶體	FeSO4•7H2O							FeSO4•4H2O	FeSO4•H2O

（4）5.56g硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）隔絕空氣受熱分解時(shí)，生成金屬氧化物和氣體．固體產(chǎn)物的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖3所示．
①0～t₁℃，發(fā)生的變化是加熱失去結(jié)晶水，x=7；
②t₂℃時(shí)B點(diǎn)固體組成只有一種，化學(xué)式為Fe₂O₃．

Answer 1

分析 根據(jù)已有的鐵的性質(zhì)、鐵的冶煉方法、以及根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算進(jìn)行分析解答即可．

解答 解：（1）從爐底流出的生鐵是鐵和碳的混合物，屬于鐵的合金；在高爐煉鐵中碳能燃燒產(chǎn)生熱量、能生成一氧化碳作為還原氧化鐵的物質(zhì)，故填：合金，D；
（2）【問(wèn)題討論】裝置B中盛有的是堿石灰，堿石灰能吸收空氣中的水和二氧化碳，防止對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾，一氧化碳是有毒的氣體，而該裝置中沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理，故填：吸收空氣中的水和二氧化碳；未進(jìn)行尾氣處理；
【數(shù)據(jù)處理】稱取樣品8.0g，用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后稱量A裝置增重4.4g．說(shuō)明生成二氧化碳的質(zhì)量為4.4g，設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為x
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
160                132
x                  4.4g
$\frac{160}{132}=\frac{x}{4.4g}$
x≈5.3g
則樣品中氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{5.3g}{8g}×100%$=66.3%，故填：66.3．
【實(shí)驗(yàn)反思】當(dāng)觀察到反應(yīng)管中固體全部變黑后，若立即停止通CO，裝置A增重不變，測(cè)得的樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)影響，故填：無(wú)影響；
（3）①通過(guò)分析可知，鐵和硫酸反應(yīng)生成了硫酸亞鐵和氫氣，氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成了硫酸鐵和水，鐵與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵．故填：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
②加入的硫酸是過(guò)量的，所以在溶液中含有硫酸和反應(yīng)生成的硫酸亞鐵，所以濾液M中肯定含有的溶質(zhì)的化學(xué)式是：FeSO₄、H₂SO₄；操作2后得到了濾液和固體，所以可以判斷操作2為過(guò)濾，故填：FeSO₄、H₂SO₄；過(guò)濾；
③根據(jù)圖表中的信息可以知道當(dāng)溫度大于60℃時(shí)產(chǎn)生了FeSO₄•4H₂O，所以應(yīng)該將溫度控制在60℃以下；故填：60．
（4）5.56g硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）隔絕空氣受熱分解時(shí)，生成金屬氧化物和氣體．固體產(chǎn)物的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示．
①0-t₁℃，發(fā)生的變化是加熱失去結(jié)晶水，
FeSO₄•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄+xH₂O
152+18x       152
5.56g         3.04g

$\frac{152+18x}{152}=\frac{5.56g}{3.04g}$
x=7；
故填：7；
②硫酸亞鐵分解生成金屬氧化物和氣體，t₂℃時(shí)B點(diǎn)固體組成只有一種，故是氧化鐵，故填：Fe₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是金屬的有關(guān)性質(zhì)的知識(shí)，完成此題，可以依據(jù)已有的知識(shí)結(jié)合題干提供的信息進(jìn)行．