Question

9．金屬材料在我國國防建設(shè)中起著重要的作用，圖1為殲-15飛機在遼寧艦上起飛．
（1）改裝前的遼寧艦艦身銹跡斑斑，鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣共同作用的結(jié)果．工業(yè)生產(chǎn)中常用稀鹽酸除去鐵制品表面的鐵銹，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．

（2）為了避免輪船的鋼質(zhì)外殼被腐蝕，通常在輪船外殼上鑲嵌比鐵活動性強的金屬．小明為探究鋅、鐵、銅三種金屬的活動性順序，設(shè)計了如圖2所示的兩個實驗：
①實驗一中，小明以“金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢”為標(biāo)準(zhǔn)來判斷鋅、鐵的活動性強弱，有同學(xué)認為不夠合理，理由是選取的酸的種類不同．
②實驗二中，若出現(xiàn)鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)現(xiàn)象，可證明鐵的活動性強于銅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，屬于置換反應(yīng) （填基本反應(yīng)類型）．
（3）遼寧艦的建造耗費了大量的鋼材．某興趣小組在實驗室中用如圖3所示裝置模擬煉鐵的化學(xué)原理，并測定赤鐵礦中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)（裝置氣密性良好，反應(yīng)完全且赤鐵礦中的雜質(zhì)不參加反應(yīng)，稱量赤鐵礦樣品的質(zhì)量為wg）．
①裝置A中生成鐵的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
②要測定該赤鐵礦樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，需要測量的數(shù)據(jù)是反應(yīng)后還原反應(yīng)器中藥品的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵生銹的條件解答；鐵銹的主要成分是氧化鐵，它能與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水；
（2）①從控制變量的角度進行分析；②若鐵的活動性強于銅，則鐵可置換出硫酸銅中的銅．
（3）①一氧化碳在高溫下還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳；②由于氧化鐵與一氧化碳反應(yīng)生成了鐵和二氧化碳，只要測出反應(yīng)后還原反應(yīng)器中藥品的質(zhì)量，就可計算出反應(yīng)前后減少的質(zhì)量，減少的質(zhì)量就是氧化鐵中氧的質(zhì)量，從而計算出氧化鐵的質(zhì)量，進而計算出氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)；或測出反應(yīng)前后二氧化碳吸收瓶增加的質(zhì)量，即生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量再計算出氧化鐵的質(zhì)量，進而計算出氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）鋼鐵的銹蝕，實際上是鐵跟水和氧氣共同作用的結(jié)果；
鐵銹的主要成分是氧化鐵，它能與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，反應(yīng)方程式為：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；
（2）①從圖可以看出選取的酸的種類不同，因此以“金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢”為標(biāo)準(zhǔn)來判斷鋅、鐵的活動性強弱不夠合理；故答案為：選取的酸的種類不同；
②實驗二中，若鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)，溶液由藍色變成淺綠色，可證明鐵的活動性強于銅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，屬于置換反應(yīng)；
（3）①一氧化碳在高溫下還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，裝置A中生成鐵的反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
②由于氧化鐵與一氧化碳反應(yīng)生成了鐵和二氧化碳，只要測出反應(yīng)后還原反應(yīng)器中藥品的質(zhì)量，就可計算出反應(yīng)前后減少的質(zhì)量，減少的質(zhì)量就是氧化鐵中氧的質(zhì)量，從而計算出氧化鐵的質(zhì)量，進而計算出氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)；或測出反應(yīng)前后裝置B增加的質(zhì)量，即生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量再計算出氧化鐵的質(zhì)量，進而計算出氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)．所以，要測定該赤鐵礦樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，需要測量的數(shù)據(jù)是還原反應(yīng)器在反應(yīng)前后的質(zhì)量變化或二氧化碳吸收瓶在反應(yīng)前后的質(zhì)量變化．
故答案為：
（1）氧氣、水蒸氣，F(xiàn)e₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；
（2）①選取的酸的種類不同；②鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)；Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；置換．
（3）①Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；②反應(yīng)后還原反應(yīng)器中藥品的質(zhì)量．

點評 本題難度不大，綜合性較強．掌握常見合金、鋼鐵銹蝕的原理和除銹原理是解決本題的關(guān)鍵．