Question

【題目】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________________（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”，因為它能吸收空氣中的________________。

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。請回答下列問題：

（1）寫出以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學(xué)方程式：___________________________；

（2）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能_____________________；

Ⅲ．實驗探究煉鐵原理

某化學(xué)興趣小組在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物。

通過查閱資料知道：①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)方程式為：H2C2O4 CO↑+ CO2↑+ H2O。

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，反應(yīng)方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

③常溫下，Ca(OH)2微溶于水；于是他設(shè)計了下圖的實驗裝置，結(jié)合裝置回答下列問題：

（1）圖A是用固體草酸和濃硫酸制取CO的反應(yīng)裝置，你認(rèn)為應(yīng)選擇下圖中的_________（填裝置編號）；

（2）圖中裝置C、D的作用分別是 ____________、_______________；

（3）為了證明產(chǎn)物中有二氧化碳，裝置F中的試劑應(yīng)該是少量的_____________（填試劑名稱），反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ______________________；

（4）該裝置設(shè)計有一個明顯缺陷，你認(rèn)為是______________________________。

（5）實驗時準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe2O3固體按上圖進(jìn)行實驗，當(dāng)E中固體全部變黑后，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：

根據(jù)“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；②_________ ③ ____________。

（6）定量分析 用電子天平稱量得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

	玻璃管質(zhì)量	玻璃管及其中固體的質(zhì)量	裝置F及其中物質(zhì)的總質(zhì)量
反應(yīng)前	28.20 g	33.00 g	300.0 g
反應(yīng)后		32.84 g	300.4 g

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，純凈的Fe2O3固體質(zhì)量為_____________g，請選擇有效的數(shù)據(jù)，推斷出反應(yīng)后黑色固體的成分（寫出計算過程）__________________________。

根據(jù)推斷結(jié)果，寫出該實驗中玻璃管內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：__________________________。

Answer 1

【答案】I．鐵的應(yīng)用

（1）B （2）氧氣和水（或O2和H2O）

II鐵的冶煉

（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ；（2）提供熱源，維持爐溫

Ⅲ實驗探究煉鐵原理

（1）��；（2）證明CO2是否已經(jīng)除盡；吸收水分（或干燥CO）

（3）澄清的石灰水（或氫氧化鈣溶液）；CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；

（4）缺少尾氣處理裝置

（5）FeO Fe3O4和FeO

（6）4.80；Fe3O4； CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2

【解析】

試題分析：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+3CO2Fe+3CO2 ．

（2）煉鐵時要用到焦炭，它有兩個作用．煉鐵時需要高溫，焦炭與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，同時放出大量熱，可供給煉鐵使用；煉鐵時還需一氧化碳作還原劑，二氧化碳與過量焦炭反應(yīng)可以生成一氧化碳；

Ⅲ實驗探究煉鐵原理

（1）草酸（H2C2O4）與濃硫酸混合加熱會產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)物均為液體，且需要加熱，所以選擇發(fā)生裝置��；

（2）裝置C證明CO2是否已經(jīng)除盡；濃硫酸具有吸水性，常用來干燥氣體；

（3）澄清的石灰水可以用來驗證二氧化碳?xì)怏w；方程式為：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；

（4）一氧化碳有毒，不能直接排放．缺少尾氣處理裝置；

（5）加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無氣泡產(chǎn)生，說明沒有鐵生成，這樣就是Fe3O4和FeO的組合了，黑色粉末可能是：①Fe3O4；②FeO③Fe3O4和FeO．

（6）純凈的Fe2O3固體質(zhì)量為：33.00g﹣28.20g=4.80g，其中鐵元素的質(zhì)量為4.80g×=3.36g，氧元素的質(zhì)量為4.80g﹣3.36g=1.44g；反應(yīng)后損失的氧元素的質(zhì)量為33.00g﹣32.84g=0.16g，所以設(shè)反應(yīng)后黑色固體FexOy，則鐵元素：氧元素=56x:16y=3.36g:（1.44g﹣0.16g）；解得x:y=3:4

故反應(yīng)后黑色固體是Fe3O4，Fe2O3與CO反應(yīng)生成Fe3O4和CO，方程式為：CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2