Question

【題目】金屬材料在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用，人類的生產(chǎn)和生活都離不開金屬。

（一）鐵的應(yīng)用和防護(hù)

（1）常州地鐵的軌道主要材料是鐵合金制作的，其硬度比純鐵________。

（2）鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的_________等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。

（3）為防止鐵生銹，通常會(huì)對(duì)鐵制品進(jìn)行“烤藍(lán)”處理，烤藍(lán)是用化學(xué)方法在鐵表面生成層致密的四氧化三鐵（Fe3O4）保護(hù)膜�？舅{(lán)的原理是：在高溫下，鐵與水發(fā)生反應(yīng)，生成四氧化三鐵和一種單質(zhì)氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式:_______。

（二）鐵的冶煉

我國(guó)勞動(dòng)人民在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就會(huì)治鐵煉鋼，實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先注水片刻后再加熱的目的是___________。

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生的化學(xué)方程式為___________。

（3）有同學(xué)提出黑色粉末中還可能含有Fe3O4。已知:Fe3O4能溶于稀H2SO4，且有Fe3+生成；Fe3+遇到硫氰化鉀溶液顯血紅色。為證明黑色粉末成份，該同學(xué)取少量樣品于燒杯中，加過(guò)量稀H2SO4，充分反應(yīng)后，滴加少量硫氰化鉀，證明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的現(xiàn)象是_________。

（4）若取16g氧化鐵粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)一段時(shí)間后，經(jīng)檢測(cè)剩余黑色固體成份是Fe和Fe3O4，稱量固體的質(zhì)量為X，則X的范圍為_____。

Answer 1

【答案】大 水和氧氣 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑ 排除裝置中的空氣，防止出現(xiàn)爆炸 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 有少量氣泡產(chǎn)生，同時(shí)溶液顯血紅色 11.2 g <X<15.5g

【解析】

（1）合金的特性是硬度增大，熔點(diǎn)降低，故鐵合金硬度比純鐵大。

（2）鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的水和氧氣等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。

（3）依據(jù)烤藍(lán)的原理是：在高溫下，鐵與水發(fā)生反應(yīng)，生成四氧化三鐵和一種單質(zhì)氣體，在化學(xué)反應(yīng)中元素種不變，反應(yīng)物中水含有氫元素，而生成物四氧化三鐵中沒有氫元素，故猜出生成物氣體單質(zhì)應(yīng)該是氫氣。該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式: 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑。

（4）一氧化碳是具有可燃性氣體，當(dāng)混有氧氣或空氣時(shí)，加熱可能發(fā)生爆炸，所以實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)先注水片刻，使一氧化碳進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管，把管內(nèi)的空氣排出，防止加熱出現(xiàn)爆炸。

（5）硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生的化學(xué)方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。

（6）把少量黑色粉末于燒杯中，加過(guò)量稀H2SO4，如果黑色粉末中有鐵，鐵與稀硫酸反應(yīng)，有氣泡產(chǎn)生，充分反應(yīng)后，滴加少量硫氰化鉀，如果黑色粉末中有Fe3O4，反應(yīng)后溶液中就含有Fe3+，Fe3+遇到硫氰化鉀溶液顯血紅色。

（7）采用假設(shè)法求X的取值范圍。

1、假設(shè)剩余黑色固體成份全部是鐵，則

2、假設(shè)剩余黑色固體成份全部是Fe3O4，根據(jù)鐵元素質(zhì)量反應(yīng)前后質(zhì)量相等，則

故X的取值范圍：11.2 g<X<15.5g。