Question

3．目前，我國鋼鐵產(chǎn)量居世界第一，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)．
（一）鐵的廣泛應(yīng)用
某品牌的麥片中含微量鐵粉，食用后可在胃酸的作用下轉(zhuǎn)化為人體可吸收的鐵元素，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（二）鐵銹成分的探究
（1）如圖為某興趣小組探究鐵生銹的三個實驗，最先觀察到鐵銹的是C（選填序號）．

（2）鐵生銹的主要過程為：Fe $\stackrel{O_{2}、H_{2}O}{→}$  Fe（OH）₂ $\stackrel{O_{2}、H_{2}O}{→}$ Fe（OH）₃ $\stackrel{風(fēng)吹日曬}{→}$Fe₂O₃•xH₂O
次要過程為：Fe$\stackrel{O_{2}、CO_{2}、H_{2}O}{→}$ FeCO₃
寫出Fe→Fe（OH）₂反應(yīng)的化學(xué)方程式2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
（3）鐵銹組成成分的確定
某鐵銹成分為Fe₂O₃•xH₂O和FeCO₃．為確定其組成，興趣小組稱取此鐵銹樣品25.4g，在科研人員的指導(dǎo)下用如圖裝置進(jìn)行實驗．

【查閱資料】①Fe₂O₃•xH₂O失去結(jié)晶水溫度為110℃，F(xiàn)eCO₃在282℃分解為FeO和CO₂．②溫度高于500℃時鐵的氧化物才能被CO還原．③堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣．
①裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性．
②裝置A中的反應(yīng)為：H₂C₂O₄（草酸）CO↑+CO₂↑+H₂O．通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應(yīng)盛放c（選填序號）．
a．濃硫酸           b．澄清的石灰水        c．氫氧化鈉溶液
③現(xiàn)控制D裝置中的溫度為300℃對鐵銹進(jìn)行熱分解，直至D裝置中剩余固體質(zhì)量不再變化為止，冷卻后裝置E增重3.6g，裝置F增重2.2g．
則樣品中FeCO₃的質(zhì)量m（FeCO₃）=5.8g，x=2．
④若缺少G裝置，測得的m（FeCO₃）偏大（選填“偏大”、“偏小”、“不變”，下同），
x的值會偏大．
（三）煉鐵過程的探究
（1）寫出工業(yè)上用赤鐵礦（主要成分Fe₂O₃）煉鐵主要原理的化學(xué)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【查閱資料】用CO還原Fe₂O₃煉鐵的過程大致分為三個階段：
階段1：3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;500～600℃\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂
階段2：Fe₃O₄+CO$\frac{\underline{\;600～700℃\;}}{\;}$3FeO+CO₂
階段3：FeO+CO $\frac{\underline{\;＞700℃\;}}{\;}$ Fe+CO₂
（2）．將上述300℃熱分解后的D裝置中剩余固體繼續(xù)分階段升溫，進(jìn)行CO還原鐵的氧化物煉鐵過程的探究．加熱時測定D中剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示．圖中M點對應(yīng)的a=18．

Answer 1

分析 （一）鐵能和胃液中的稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣；
（二）鐵和水、氧氣同時接觸時容易生銹，氯化鈉溶液能夠促進(jìn)鐵生銹；
鐵和水、氧氣反應(yīng)生成氫氧化亞鐵；
凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結(jié)果；  
氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳，并且能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
根據(jù)裝置中的質(zhì)量變化情況可以進(jìn)行相關(guān)方面的計算；
堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
（三）高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
圖中M點對應(yīng)的a點是反應(yīng)生成氧化亞鐵的質(zhì)量．

解答 解：（一）鐵和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
故填：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（二）（1）如圖為某興趣小組探究鐵生銹的三個實驗，最先觀察到鐵銹的是C，這是因為氯化鈉溶液能夠促進(jìn)鐵生銹．
故填：C．
（2）Fe→Fe（OH）₂反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
故填：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
（3）①裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性．
故填：檢查裝置氣密性．
②通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應(yīng)盛放氫氧化鈉溶液，用來吸收二氧化碳?xì)怏w．
故填：c．
③設(shè)碳酸亞鐵質(zhì)量為m，
裝置F增重2.2g，說明碳酸亞鐵分解生成了2.2g二氧化碳，裝置E增重3.6g，說明鐵銹中的結(jié)晶水的質(zhì)量是3.6g，
FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，
 116        44
  m         2.2g
$\frac{116}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$，
x=5.8g，
鐵銹中氧化鐵質(zhì)量為：25.4g-5.8g-3.6g=16g，
根據(jù)題意有：16g：3.6g=160：18x，
x=2．
故填：5.8；2．
④若缺少G裝置，空氣中的水蒸氣和二氧化碳會進(jìn)入F中，導(dǎo)致二氧化碳質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致測得的碳酸亞鐵質(zhì)量偏大；
碳酸亞鐵質(zhì)量偏大時，會導(dǎo)致計算的氧化鐵質(zhì)量偏小，從而導(dǎo)致測定的x值偏大．
故填：偏大；偏大．
（三）（1）寫出工業(yè)上用赤鐵礦（主要成分Fe₂O₃）煉鐵主要原理的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）圖中M點對應(yīng)的a點是反應(yīng)生成氧化亞鐵的質(zhì)量，鐵銹中鐵元素質(zhì)量為：5.8g×$\frac{56}{116}$×100%+16g×$\frac{112}{160}$×100%=14g，則生成氧化亞銅質(zhì)量為：
14g÷（$\frac{56}{72}$×100%）=18g，
圖中M點對應(yīng)的a=18．
故填：18．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．