Question

10．全世界每年被腐蝕損耗的鋼鐵材料約占全年鋼鐵產(chǎn)量的十分之一．
下面是對鐵的腐蝕條件及某赤鐵礦樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)探究．

【探究一：探究鐵生銹的條件】
課本實驗中，鐵生銹所需要時間較長，某實驗小組設(shè)計如下改進(jìn)實驗．
（1）檢查裝置的氣密性：連接好裝置，關(guān)閉分液漏斗的活塞，將C導(dǎo)管接入到裝有水的燒杯中，微熱甲裝置，說明氣密性良好的現(xiàn)象是導(dǎo)管C處產(chǎn)生氣泡．
（2）反應(yīng)開始后，甲裝置中所發(fā)生的化學(xué)方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，MnO₂的作用做催化劑．
（3）4分鐘后觀察：A處鐵絲依然光亮，B處鐵絲表面灰暗，D處鐵絲依然光亮．該實驗說明鐵生銹主要與水和氧氣有關(guān)．
B、D處實驗現(xiàn)象對比說明：決定鐵生銹快慢的一個重要因素是氧氣濃度．
【探究二：定量測定某紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)】
進(jìn)行如下實驗：

（1）如圖是實驗室模擬煉鐵的裝置圖，試回答
實驗步驟：按上圖連接實驗裝置、檢查裝置氣密性、裝藥品、固定實驗裝置后，剩下的主要實驗步驟有：①通入一氧化碳；②停止通入一氧化碳；③點燃酒精噴燈；④熄滅酒精噴燈．正確的操作順序是（填序號）①③④②．
（2）實驗過程中，儀器①中的現(xiàn)象有黑色固體生成，所發(fā)生的化學(xué)方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe，
儀器③中所發(fā)生的化學(xué)方程式是Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）實驗過程中C處酒精燈的作用是尾氣處理，防止污染空氣
（4）定量測定該紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
某同學(xué)稱取該紅色粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，完全反應(yīng)后，稱量相關(guān)物質(zhì)的總質(zhì)量其數(shù)據(jù)如下表：

反應(yīng)前	反應(yīng)后
玻璃管和紅色粉末總質(zhì)量 48.3g	玻璃管和固體物質(zhì)總質(zhì)量47.1g

根據(jù)上述表格中的實驗數(shù)據(jù)，計算紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)． （寫出計算過程）

Answer 1

分析 【探究一：探究鐵生銹的條件】：
（1）根據(jù)檢查氣密性的現(xiàn)象回答；
（2）根據(jù)實驗室用過氧化氫制取氧氣的現(xiàn)象回答；
（3）根據(jù)鐵生銹的條件分析；
【探究二：定量測定某紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)】
（1）根據(jù)實驗室模擬煉鐵的操作步驟分析即可；
（2）從一氧化碳可以還原氧化鐵為鐵，氧化鐵是紅色，鐵是黑色分析；
（3）根據(jù)CO有毒的性質(zhì)分析即可；
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律計算．

解答 解：【探究一：探究鐵生銹的條件】：
（1）檢查裝置的氣密性，說明氣密性良好的現(xiàn)象是C導(dǎo)管口有氣泡；故填：導(dǎo)管C處產(chǎn)生氣泡．
（2）反應(yīng)開始后，過氧化氫分解產(chǎn)生大量氧氣，反應(yīng)的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，MnO₂的作用是作催化劑；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；作催化劑．
（3）實驗現(xiàn)象說明鐵生銹主要與 水和 氧氣有關(guān)．B、D處實驗現(xiàn)象對比說明：決定鐵生銹快慢的一個重要因素是 氧氣的濃度，氧氣濃度越大，鐵生銹速度越快；故填：水；氧氣； 氧氣的濃度．
【探究二：定量測定某紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)】：
（1）連接實驗裝置后、按照實驗規(guī)則，首先檢查裝置的氣密性，然后裝藥品、固定實驗裝置；因為一氧化碳有毒，不能直接排到大氣中，可以用點燃的方法除去一氧化碳，所以應(yīng)該先點燃酒精燈，然后通一氧化碳；為了趕凈裝置中的空氣，所以應(yīng)該先通一氧化碳再點燃酒精噴燈，若在實驗前未趕裝置中的空氣，則最后生成的鐵又會在高溫條件下與空氣中的氧氣反應(yīng)重新生成氧化鐵；實驗結(jié)束后應(yīng)該先熄滅酒精噴燈再停止通一氧化碳，若先停止通一氧化碳再熄滅酒精噴燈，則空氣又會進(jìn)入裝置中，將鐵氧化為氧化鐵；最后熄滅酒精燈．
故答案為：檢查裝置的氣密性；①③④②．
（2）一氧化碳可以把紅色的氧化鐵還原成為黑色的鐵，所以玻璃管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是紅棕色的逐漸變成灰黑色；所發(fā)生的化學(xué)方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
故答案為：有黑色固體生成；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO2+2Fe．
（3）因為一氧化碳有毒，所以實驗過程中產(chǎn)生的尾氣不能直接排放，實驗過程中C處酒精燈的作用是：尾氣處理，防止污染空氣；
故答案是：尾氣處理，防止污染空氣．
（4）根據(jù)上述表格中的實驗數(shù)據(jù)計算：氧元素的質(zhì)量=48.3g-47.1g=1.2g，氧化鐵的質(zhì)量=1.2g÷$\frac{48}{160}$×100%=4g；紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{4g}{5g}$×100%=80%；
答：紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．
綜述本題答案為：
【探究一】
（1）導(dǎo)管C處產(chǎn)生氣泡．
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；做催化劑 （或 加快反應(yīng)速率）．
（3）水；氧氣；氧氣濃度．
【探究二】
（1）檢查裝置氣密性；       ①③④②．
（2）有黑色固體生成；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）尾氣處理，防止污染空氣．
（4）80%．

點評 解答本題要掌握金屬生銹的條件和防止金屬生銹的方法，要充分理解探究實驗的設(shè)計方法，只有這樣才能對相關(guān)方面的問題做出正確的判斷．