Question

【題目】鋼鐵是重要的金屬材料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中應(yīng)用非常廣泛。

Ⅰ．鐵的應(yīng)用

（1）下列鐵制品的利用與金屬導(dǎo)熱性有關(guān)的是 （填字母，下同）。

A．鐵鉗 B．鐵鍋 C．刀具

（2）“納米α-Fe粉”可以用于食品保鮮，稱之為“雙吸劑”，因?yàn)樗�能吸收空氣中�?/span> 。

Ⅱ．鐵的冶煉

工業(yè)煉鐵的原理是高溫下用CO作還原劑，將鐵從氧化物中還原出來(lái)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學(xué)方程式： ；

（2）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能 ；

Ⅲ．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理

某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物。

通過(guò)查閱資料知道：①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)方程式為：H2C2O4 CO↑+ CO2↑+ H2O。

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，反應(yīng)方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

③常溫下，Ca(OH)2微溶于水；

于是他設(shè)計(jì)了下圖的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合裝置回答下列問(wèn)題：

（1）圖A是用固體草酸和濃硫酸制取CO的反應(yīng)裝置，你認(rèn)為應(yīng)選擇下圖中的 （填裝置編號(hào)）；

（2）圖中裝置C、D的作用分別是 、 ；

（3）為了證明產(chǎn)物中有二氧化碳，裝置F中的試劑應(yīng)該是少量的 （填試劑名稱），反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；

（4）該裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯缺陷，你認(rèn)為是 。

（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量純凈的Fe2O3固體按上圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)E中固體全部變黑后，繼續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻。將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，但無(wú)氣泡產(chǎn)生。

查閱資料：a. 鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解。

b. Fe2O3與CO反應(yīng)的固體生成物可能情況如下：

根據(jù)“無(wú)氣泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；② ③ 。

（6）定量分析 用電子天平稱量得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

	玻璃管質(zhì)量	玻璃管及其中固體的質(zhì)量	裝置F及其中物質(zhì)的總質(zhì)量
反應(yīng)前	28.20 g	33.00 g	300.0 g
反應(yīng)后		32.84 g	300.4 g

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，純凈的Fe2O3固體質(zhì)量為 g，請(qǐng)選擇有效的數(shù)據(jù)，推斷出反應(yīng)后黑色固體的成分。（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程） 。

根據(jù)推斷結(jié)果，寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)中玻璃管內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：

Answer 1

【答案】Ⅰ．鐵的應(yīng)用

（1) B （2）氧氣和水(或O2和H2O)

Ⅱ．鐵的冶煉

（1）Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2（2）提供熱源，維持爐溫

Ⅲ．實(shí)驗(yàn)探究煉鐵原理

（1）丁 （2）證明CO2已經(jīng)除盡 吸收水分（或干燥CO）

（3）澄清的石灰水(或氫氧化鈣溶液) 略 （4）缺少尾氣處理裝置

（5）FeO Fe3O4和FeO

（6）4.8 Fe3O4 CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2

【解析】

試題分析：利用與金屬導(dǎo)熱性有關(guān)的是B．鐵鍋，α-Fe粉”可以用于食品保鮮，稱之為“雙吸劑”，因?yàn)樗�能吸收空氣中的氧氣和水分并發(fā)生反應(yīng)。以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學(xué)方程式Fe2O3+3CO2Fe + 3CO2，高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能提供熱源，維持爐溫，草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，為了便于控制反應(yīng)所以應(yīng)該選用丁裝置，圖中裝置C、D的作用分別證明CO2已經(jīng)除盡；利用濃硫酸的吸水性來(lái)吸收水分，黑色粉末不可能有三氧化二鐵，所以可能的情況就是Fe3O4；FeO；Fe3O4和FeO三種情況，純凈的Fe2O3固體質(zhì)量為：33.00g-28.20g=4.80g，其中鐵元素的質(zhì)量為4.80g× 112／160×100%=3.36g氧元素的質(zhì)量為4.80g-3.36g=1.44g；反應(yīng)后損失的氧元素的質(zhì)量為33.00g-32.84g=0.16g，所以設(shè)反應(yīng)后黑色固體FexOy，則鐵元素：氧元素=56x：16y=3.36g：（1.44g-0.16g）；解得x：y=3：4故反應(yīng)后黑色固體是Fe3O4。反應(yīng)的方程式根據(jù)提供的信息不難寫(xiě)出，主要是要注意配平及其標(biāo)注條件。