Question

【題目】鋼鐵是重要的金屬材料。

Ⅰ、(1)硬鋁、不銹鋼是常見的金屬材料。它們屬于________(填“合金”或“純金屬”)。

(2)高層建筑的避雷裝置，這主要是利用了金屬材料的________(填序號)。

A．密度大 B．導(dǎo)電性 C．導(dǎo)熱性 D．熔點(diǎn)高

Ⅱ、新型食品保鮮劑“納米α鐵粉”被稱為“雙吸劑”。

(1)“雙吸劑”工作原理是利用了鐵的生銹，鐵生銹實(shí)質(zhì)是鐵與________和________等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，鐵銹的主要成分是_________(填寫化學(xué)式)。

(2)若用化學(xué)方法檢驗(yàn)使用一段時間的“納米α鐵粉”是否完全失效，可選用___________檢驗(yàn)，若出現(xiàn)______________的現(xiàn)象，說明該雙吸劑仍可使用。

Ⅲ、工業(yè)煉鐵的原理是，高溫下焦炭在高爐中生成的一氧化碳跟鐵礦石反應(yīng)生成鐵。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)加入焦炭，其作用除了燃燒產(chǎn)生熱量外，還能____________(用化學(xué)反應(yīng)方程式表示)；

Ⅳ、善于提出問題、探究問題和解決問題是學(xué)好化學(xué)的重要方法，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)鐵及其化合物知識時進(jìn)行了系列研究。

(一)．提出問題

問題1：鐵為何稱為黑色金屬？

問題2：鐵和氧氣在不同條件下能發(fā)生哪些反應(yīng)？

問題3：鐵有多種氧化物，它們的性質(zhì)有哪些差異？

問題4：鋼鐵廠在選礦時，如何測定鐵礦石中的含鐵量？

問題5：用一氧化碳還原氧化鐵得到的黑色固體一定是單質(zhì)鐵嗎？

(二)．解決問題

【問題1】上網(wǎng)查尋，有兩種說法：

a．因?yàn)樵阼F表面有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬。

b．因?yàn)殍F的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以叫黑色金屬。

(1)你認(rèn)為正確的說法是________(填“a”或“b”)。

【問題2】通過學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道鐵絲在潮濕的空氣中能生銹，也能在純氧中燃燒。

(2)請寫出一種防止鋼鐵生銹的方法_________；

(3)請寫出鐵絲在純氧中燃燒的化學(xué)方程式_______。

【問題3】查閱資料：

a．鐵常見的氧化物有氧化鐵(Fe2O3)、四氧化三鐵(Fe3O4)和氧化亞鐵(FeO)。

b．四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體，可以近似地看怍是氧化亞鐵和氧化鐵的化合物。它不溶于水，能與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、氯化鐵和水。

c．氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，能與酸反應(yīng)，無磁性，也不能被磁鐵吸引。

(4)請寫出四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式_________。

【問題4】同學(xué)們參觀了某鋼鐵廠，了解到鋼鐵廠在選礦時測定鐵礦石中含鐵量的方法較多，小明結(jié)合所學(xué)知識，設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置測定某赤鐵礦樣品中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。他稱取l0.0g赤鐵礦，當(dāng)赤鐵礦中的Fe2O3全部還原為Fe時，剩余固體在CO的保護(hù)下冷卻、稱量，質(zhì)量為7.6g(假設(shè)赤鐵礦中的雜質(zhì)均不與CO反應(yīng))。

(5)圖1中酒精燈的作用是__________。

(6)實(shí)驗(yàn)停止加熱前是否需要將導(dǎo)管從澄清石灰水中取出，請說明理由__________。

(7)該赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________(列出計(jì)算過程)。

【問題5】在鋼鐵廠的實(shí)驗(yàn)室。同學(xué)們采集了用某種熱分析儀記錄的CO與Fe2O3進(jìn)行反應(yīng)時的有關(guān)數(shù)據(jù)，并得到固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線。如圖2所示。

(8)根據(jù)圖象分析，寫出P點(diǎn)時固體成分的化學(xué)式_______。固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?/span>46.4g的過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

Answer 1

【答案】 合金 B O2 H2O Fe2O3 稀鹽酸 有氣泡冒出，溶液變?yōu)闇\綠色 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 CO2+C2CO 【答題空10】a 涂油，噴漆(答案合理就給分) 3Fe+2O2Fe3O4 Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O 處理尾氣，防止污染 不需要，因?yàn)橥Ｖ辜訜岷筮�不停的通一氧化碳 80% Fe 3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2

【解析】Ⅰ、(1)硬鋁、不銹鋼是常見的金屬材料中的合金；(2)高層建筑的避雷裝置，這主要是利用了金屬材料的導(dǎo)電性；Ⅱ、(1)鐵生銹實(shí)質(zhì)是鐵與氧氣和水等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，鐵銹的主要成分是氧化鐵；(2)鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣，溶液變成淺綠色，可利用此方法檢驗(yàn)是否失效； Ⅲ、(1)赤鐵礦為原料在高溫下煉鐵的化學(xué)方程式：Fe2O3+3CO 高溫2Fe+3CO2；(2)焦炭使CO2轉(zhuǎn)化為CO的反應(yīng)的化學(xué)方程式：CO2+C高溫2CO；Ⅳ、(1)由于氧化鐵為紅色，四氧化三鐵為黑色，則b的說法不正確，a說法正確；(2)防止鐵生銹就是使鐵與水或氧氣隔絕，可以采用涂油或刷漆的方法等；(3)鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+2O2點(diǎn)燃Fe3O4；(4)由于四氧化三鐵可以近似地看怍是氧化亞鐵和氧化鐵的化合物，所以四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水，該反應(yīng)化學(xué)方程式為：Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O；(5) 由于CO有毒，不能直接排放，應(yīng)該在排放尾氣的導(dǎo)氣管口放一盞燃著的酒精燈，將多余的CO氣體通過燃燒除掉；(6) 實(shí)驗(yàn)停止加熱前不需要將導(dǎo)管從澄清石灰水中取出，因?yàn)橥Ｖ辜訜岷筮�不停的通一氧化碳；(7) 設(shè)該赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量為x，

Fe2O3+3CO 高溫2Fe+3CO2，質(zhì)量減少

160 112 160-112=48

x l0.0g-7.6g=2.4g

x=8g

該赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： ×100%=80%；(8) 根據(jù)氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，與CO發(fā)生反應(yīng)時，Fe2O3優(yōu)先反應(yīng)，然后Fe3O4反應(yīng)，最后FeO反應(yīng)，根據(jù)圖象曲線可知，加熱到800℃時三種氧化物反應(yīng)完全，此時固體為Fe；固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?/span>46.4g時，對應(yīng)溫度為400-500℃，根據(jù)氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，此時是Fe2O3與CO反應(yīng)，與CO發(fā)生反應(yīng)時，失去氧48g-46.4=1.6g，氧化鐵中氧元素為48×=14.4g，鐵元素質(zhì)量=48-14.4g=33.6g，殘余固體中氧元素質(zhì)量=14.4g-1.6g=12.8g，鐵氧原子個數(shù)比=： =3：4，所以此時還原產(chǎn)物為Fe3O4，對應(yīng)方程式是：3Fe2O3 +CO2Fe3O4+CO2。