Question

4．下面是鐵及其化合物的實驗探究，請回答相關問題：
【問題Ⅰ】
（1）以赤鐵礦為原料冶煉鐵的化學反應方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）將Fe粉溶于稀H₂SO₄的化學方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，此反應屬于置換反應（填基本反應類型）．用點燃法檢驗生成的H₂前必須驗純．向上述反應后的溶液中滴加NaOH溶液，生成白色Fe（OH）₂沉淀，隨后沉淀變?yōu)榛揖G色，白色沉淀變?yōu)榛揖G色的原因之一是部分Fe（OH）₂在濕潤的空氣中生成Fe（OH）₃，其反應的化學方程式4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．
【問題Ⅱ】灰綠色固體的熱分解實驗
過濾、洗滌、低溫干燥得到灰綠色固體，其組成為2FeSO₄•2Fe（OH ）₂•Fe₂O₃[相對分子質量為644]．興趣小組稱取此灰綠色固體6.44g，在科研人員的指導下用圖1裝置進行熱分解實驗．

【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；
③2FeSO₄$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑
④濃硫酸只能吸收SO₃和H₂O．
⑤SO₂能使KMnO₄溶液褪色
（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，測得剩余固體質量隨溫度的變化如圖2所示．
①當加熱到t₁℃時，裝置C中的溶液褪色，則通入到裝置C中的氣體為SO₂．（填“化學式”）
②圖中E點對應的m_l=6.08．
③圖中F點對應物質中Fe₂O₃的質量為3.2g．
④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，且反應前后固體總質量不變．請寫出其中一個反應的化學方程式Fe₂O₃+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 【問題Ⅰ】（1）根據(jù)化學方程式的書寫方法、步驟（寫、配、注、等）進行書寫即可．（2）根據(jù)題中信息結合所學化學知識進行分析；
【問題Ⅱ】根據(jù)加熱前裝置內有空氣來分析；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的質量來計算Fe₂O₃的質量；根據(jù)題干信息來分析解答．

解答 解：【問題Ⅰ】
（1）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生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）將Fe粉溶于稀H₂SO₄的化學方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，此反應的反應物是一種單質和一種化合物，生成物是一種單質和一種化合物，屬于置換反應；用點燃法檢驗生成的H₂前必須驗純．Fe（OH）₂在濕潤的空氣中生成Fe（OH）₃，其反應的化學方程式是4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．故填：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；置換反應；驗純；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；
【問題Ⅱ】（1）加熱前，通入一段時間N₂的目的是將裝置內的空氣趕出，防止氫氧化亞鐵氧化為氫氧化鐵；故填：將裝置內的空氣趕出；
（2）①當加熱到t₁℃時，高錳酸鉀具有氧化性，能吸收二氧化硫，溶液由紫紅色變淺，則通入到裝置C中的氣體為SO₂，故填：SO₂；
②圖2中E點對應的m₁為2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中的氫氧化亞鐵分解為FeO后剩余固體的質量，設生成水的質量為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；
③設生成Fe₂O₃的質量為y，
6.44g2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中含有FeSO₄的質量為：6.44g×$\frac{152×2}{644}$=3.04g
6.44g2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中含有Fe₂O₃的質量為：6.44g×$\frac{160}{644}$=1.6g
2FeSO₄$\frac{\underline{\;450℃～500℃\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑
 304                             160
3.04g                             y
$\frac{304}{160}$=$\frac{3.04g}{y}$
圖2中F點對應物質中Fe₂O₃的質量為1.6g+1.6g=3.2g；故填：3.2；
④氧化鐵與氧化亞鐵在高溫的條件下反應生成了四氧化三鐵；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、物質的制備，具有一定的難度，解答時要根據(jù)所學知識、結合題干信息認真分析解答．