鋼鐵是使用最多的金屬材料。
(1)鐵制品銹蝕的過程,實際上是鐵與 發(fā)生化學反應的過程。鋁比鐵活潑,但鋁具有很好的抗腐蝕性能,其原因是 。
(2)將磁鐵礦(主要成分是Fe3O4)冶煉成鐵的化學方程式是 。生鐵冶煉成鋼的過程中,含碳量適當 (選填“升高”或“降低”)。
(3)實驗室模擬煉鐵原理進行實驗,得到的尾氣是CO和CO2的混合氣體,F(xiàn)欲利用右圖裝置將該混合氣體進行分離,圖中a、b、c、d均為活塞。
①檢查裝置的氣密性。
甲、乙、丙裝置內放入一定量水,使長導管口浸沒在水面以下,關閉b、c,打開a、d,并在最右端導管口接注射器。當向外緩慢拉動注射器活塞時,如果整套裝置氣密性良好,則能觀察到的現(xiàn)象是 。
②分離CO和CO2的混合氣體。
可供選擇的試劑有:稀硫酸、濃硫酸、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水。
步驟Ⅰ:關閉b、c,打開a、d,緩緩通入混合氣體,甲中發(fā)生反應的化學方程式為
;若乙裝置中的現(xiàn)象是 ,說明甲裝置中的反應是充分的;丙中試劑為 。通過此步實驗,分離出的氣體是 。
步驟Ⅱ:關閉 ,打開 ,讓分液漏斗中的稀硫酸緩緩流下至不再產生氣泡時,關閉b。通過此步實驗,即可分離出另一種氣體。
(4)鐵元素可以形成3種氧化物,分別是FeO、Fe2O3和Fe3O4。取29g由鐵和氧兩種元素組成的固體樣品,在高溫時與足量CO充分反應,生成的氣體被足量澄清石灰水吸收,得到50g沉淀。由此分析,原樣品可能是 (選填字母)。
A.Fe2O3 | B.Fe3O4 | C.FeO和Fe3O4的混合物 | D.Fe2O3和FeO的混合物 |
(1)空氣中的氧氣、水蒸氣等
鋁在空氣中與氧氣反應,其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜,從而阻止鋁進一步氧化
(2)4CO + Fe3O4高溫3Fe + 4CO2 降低
(3)①甲、乙、丙裝置內長導管口均有氣泡冒出
②步驟Ⅰ:2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O 石灰水未變渾濁 濃硫酸 CO
步驟Ⅱ:a、d b、c
(4)BD
解析試題分析:(1)鐵在空氣中銹蝕,實際上是鐵跟氧氣和水共同作用的結果;鋁在空氣中易與氧氣反應,在其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜,阻止了鋁進一步被氧化,所以鋁具有很好的抗腐蝕性能。
(2)將磁鐵礦(主要成分是Fe3O4)冶煉成鐵的過程,是一氧化碳與Fe3O4反應生成鐵和二氧化碳的過程,故反應的化學方程式是4CO + Fe3O4高溫3Fe + 4CO2;由于生鐵的含碳量比鋼的含碳量高,故生鐵冶煉成鋼的過程中,含碳量會降低。
(3)①裝置氣密性檢查的原理是:通過氣體發(fā)生器與附設的液體構成封閉體系,依據(jù)改變體系內壓強時產生的現(xiàn)象(如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等)來判斷裝置氣密性的好壞;故向外拉活塞時廣口瓶中氣體體積增大,壓強減小,外界大氣壓會迫使外邊的空氣通過a進入錐形瓶,再依次進入乙、丙,故可見甲、乙、丙裝置內長導管口均有氣泡冒出。
②由于本實驗要分離CO和CO2的混合氣體,故,
步驟Ⅰ:關閉b、c,打開a、d后,甲裝置可裝氫氧化鈉溶液先把二氧化碳反應掉,方程式為2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;根據(jù)題意,乙裝置是用來檢驗第一步是不是已經把二氧化碳完全吸了,故乙裝置中應裝澄清石灰水,且無渾濁現(xiàn)象發(fā)生,即說明甲裝置中的反應是充分的;而丙裝置是用來干燥CO氣體的,故要用濃硫酸,實驗后收集到的氣體是一氧化碳。
步驟Ⅱ:由于步驟Ⅰ中二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應會生成了碳酸鈉,故當分液漏斗中的稀硫酸緩緩流下后,會與碳酸鈉反應再次生成二氧化碳,為防止二氧化碳被消耗,不應該讓其通入到乙裝置中,所以要關閉活塞a、d,打開活塞b、c。
(4)根據(jù)題意,鐵的氧化物在高溫時與足量CO充分反應,生成鐵和二氧化碳,其中二氧化碳被足量澄清石灰水吸收,得到50g沉淀。故可通過沉淀的質量,結合二氧化碳與澄清石灰水反應的化學方程式,計算出反應生成的二氧化碳的質量,再根據(jù)二氧化碳的質量求出氧化物中氧元素的質量,從而得出鐵、氧的質量比;最后根據(jù)三種氧化物中各自的鐵、氧的質量比進行分析比較即可。
解,設鐵的氧化物與足量CO反應生成的二氧化碳的質量為x
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
44 100
x 50g
44:100=x:50g
解得,x=22g
根據(jù)題意可知,鐵的氧化物被CO還原生成了鐵,即氧化物的氧被CO奪去,由此可知,氧化物中的氧元素的質量=22g×=8g,
則29g氧化物中的鐵元素的質量=29g-8=21g,
即氧化物中的鐵元素與氧元素的質量比=21:8
FeO中鐵元素與氧元素的質量比=56:16=7:2=21:6,
Fe2O3中鐵元素與氧元素的質量比=(56×2):(16×3)=7:3=21:9,
Fe3O4中鐵元素與氧元素的質量比=(56×3):(16×4)=21:8,
故原樣品可能是Fe3O4或Fe2O3和FeO的混合物。故選BD
考點:金屬的化學性質,金屬銹蝕的條件及其防護,書寫化學方程式,生鐵與鋼,檢查裝置的氣密性,混合物的分離方法,氣體的凈化(除雜),氣體的干燥(除水),根據(jù)化學方程式的計算,研究物質組成
點評:對于驗證型實驗探究,要熟記物質的性質或變化規(guī)律,根據(jù)給出的實驗設計方案,進行實驗、分析和探究,并通過觀察、記錄和分析的實驗現(xiàn)象,來驗證該物質的性質或變化規(guī)律等。在研究物質組成時,通過定性的探究實驗不能確定某組成成分時,可通過定量研究加以判斷;定量研究時,質量守恒思想是進行推斷的根本依據(jù)。
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