Question

20．材料是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)，目前使用量最多的金屬材料仍然是鋼鐵
（一）鐵材料的有關(guān)知識
1、人類使用金屬先后經(jīng)歷了“青銅”、“鐵器”時代，直到近代才開始大量使用鋁材料．
這也反映出Cu、Fe、Al三種金屬的活動性由強到弱的順序是Al、Fe、Cu．
2、鋼鐵材料通常分為生鐵和鋼．如圖1是我國1997年發(fā)行的紀(jì)念鋼產(chǎn)量首次突破1億噸的郵票．郵票通常密封保存在聚乙烯塑料袋中
①以上敘述中不涉及到的材料是B（選填序號）．
A．合金 B．無機(jī)非金屬材料 C．有機(jī)合成材料
②以赤鐵礦為原料冶煉鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
③鋼鐵露置在空氣中易生銹，請?zhí)岢龇乐蛊渖�銹的一種措施涂油．
（二）鐵及其化合物的實驗
1、將Fe粉溶于稀H₂SO₄，此反應(yīng)屬于置換反應(yīng)（填基本反應(yīng)類型）．用點燃法檢驗生成的H₂前必須驗純．
2、向上述反應(yīng)后的溶液中滴加NaOH溶液，生成白色Fe（OH）₂沉淀，隨后沉淀變?yōu)榛揖G色．
①生成Fe（OH）₂反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaOH+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄．
②白色沉淀變?yōu)榛揖G色的原因之一是部分Fe（OH）₂接觸空氣生成Fe（OH）₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．（2分）生成的Fe（OH）₃分解為Fe₂O₃．
③過濾、洗滌、低溫干燥得到灰綠色固體，其組成為2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃〔相對分子質(zhì)量為644]．能證明固體已洗凈的方法為取少量洗滌液于試管中，滴加氫氧化鈉溶液，沒有明顯變化．
（三）灰綠色固體的熱分解實驗
興趣小組稱取此固體6.44g，在科研人員的指導(dǎo)下用如圖2裝置進(jìn)行熱分解實驗．
[查閱資料]
①Fe（OH）₂在150℃～200℃時完全分解為FeO；
②FeSO₄在450℃～500℃時完全分解為Fe₂O₃，2FeSO₄$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
1、加熱前后及過程中均通入N₂，加熱前通N₂的目的是將裝置內(nèi)的空氣趕出．
2、控制溫度在不同的范圍對A中樣品加熱，測得剩余固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖3所示．B裝置中濃硫酸只能吸收SO₃和H₂O，當(dāng)加熱到t₁℃時，裝置C中的現(xiàn)象為紫紅色的溶液顏色慢慢變淺．
①圖3中E點對應(yīng)的m₁=6.08．
②圖3中F點對應(yīng)物質(zhì)中Fe₂O₃的質(zhì)量為3.2g．
③科研人員將F點所得剩余固體隔絕空氣，在密閉容器中加熱到1400℃，得到純凈的磁性Fe₃O₄．已知加熱過程中發(fā)生兩個反應(yīng)，且反應(yīng)前后固體總質(zhì)量不變．請寫出其中一個反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₂O₃+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 （一）1、根據(jù)金屬的活動性順序來分析；
2、根據(jù)材料的分類、化學(xué)方程式的寫法以及防銹措施來分析；
（二）1、根據(jù)基本反應(yīng)類型的判斷方法以及氫氣的檢驗方法來分析；
2、根據(jù)反應(yīng)原理以及化學(xué)方程式的寫法來分析解答；
（三）根據(jù)加熱前裝置內(nèi)有空氣來分析；根據(jù)高錳酸鉀具有氧化性來分析；根據(jù)2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中的氫氧化亞鐵分解為FeO來分析；根據(jù)FeSO₄的質(zhì)量來計算Fe₂O₃的質(zhì)量；根據(jù)題干信息來分析解答．

解答 解：（一）1、Cu、Fe、Al三種金屬的活動性由強到弱的順序是Al、Fe、Cu；故填：Al、Fe、Cu；
2、①鋼和生鐵屬于金屬材料、聚乙烯塑料屬于有機(jī)合成材料，不包括無機(jī)非金屬材料；故填：B；
②用一氧化碳還原氧化鐵煉鐵，主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
③鐵生銹的條件是與氧氣和水共同接觸，只要將鐵制品與水或氧氣隔絕就行了，所以在鐵制品表面涂油、噴漆即可；故填：涂油（答案合理即可）；
（二）1、鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，是由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成新的單質(zhì)與新的化合物，屬于置換反應(yīng)，氫氣具有可燃性，若不純點燃可能會發(fā)生爆炸，所以點燃?xì)錃庵�前，一定要驗純；故填：置換反應(yīng)；驗純；
2、①硫酸亞鐵與氫氧化鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化亞鐵和硫酸鈉；故填：2NaOH+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；
②氫氧化亞鐵、水與氧氣反應(yīng)生成氫氧化鐵；故填：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
③若沒有洗凈則洗滌液中含有亞鐵離子，可取少量洗滌液于試管中，滴加氫氧化鈉溶液，若出現(xiàn)白色沉淀則沒有洗凈，否則就洗凈了；故填：取少量洗滌液于試管中，滴加氫氧化鈉溶液，沒有明顯變化；
（三）1、加熱前，通入一段時間N₂的目的是將裝置內(nèi)的空氣趕出，故填：將裝置內(nèi)的空氣趕出；
2、高錳酸鉀具有氧化性，能吸收二氧化硫，溶液由紫紅色變淺，故填：紫紅色的溶液顏色慢慢變淺；
①圖3中E點對應(yīng)的m₁為2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中的氫氧化亞鐵分解為FeO后剩余固體的質(zhì)量，設(shè)生成水的質(zhì)量為x
2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃--2H₂O
             644                             36
            6.44g                            x
$\frac{644}{36}=\frac{6.44g}{x}$
x=0.36g
則m₁=6.44g-0.36g=6.08g；故填：6.08；
②設(shè)生成Fe₂O₃的質(zhì)量為y，
6.44g2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中含有FeSO₄的質(zhì)量為：6.44g×$\frac{152×2}{644}×100%$=3.04g
6.44g2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中含有Fe₂O₃的質(zhì)量為：6.44g×$\frac{160}{644}×100%$=1.6g
2FeSO₄$\frac{\underline{\;450℃～500℃\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑
  304                             160
3.04g                             y
$\frac{304}{160}=\frac{3.04g}{y}$
圖3中F點對應(yīng)物質(zhì)中Fe₂O₃的質(zhì)量為1.6g+1.6g=3.2g；故填：3.2；
③氧化鐵與氧化亞鐵在高溫的條件下反應(yīng)生成了四氧化三鐵；故填：Fe₂O₃+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄．

點評 本題綜合考查了金屬的活動性、材料的分類、金屬的冶煉、金屬的防銹、物質(zhì)的制備，具有一定的難度，解答時要根據(jù)所學(xué)知識、結(jié)合題干信息認(rèn)真分析解答．