Question

【題目】善于提出問題、探究問題和解決問題是學(xué)好化學(xué)的重要方法，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)鐵及其化合物知識時進(jìn)行了系列研究．
【提出問題】
問題1：鐵為何稱為黑色金屬？
問題2：鐵和氧氣在不同條件下能發(fā)生哪些反應(yīng)？
問題3：鐵有多種氧化物，它們的性質(zhì)有哪些差異？
問題4：鋼鐵廠在選礦時，如何測定鐵礦石中的含鐵量？
問題5：用一氧化碳還原氧化鐵得到的黑色固體一定是單質(zhì)鐵嗎？
Ⅱ．解決問題
（1）【問題1】上網(wǎng)查尋，有兩種說法
a．因?yàn)樵阼F表面有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬
b．因?yàn)殍F的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以叫黑色金屬
你認(rèn)為正確的說法是（填“a”或“b”）
（2）【問題2】通過學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道鐵絲在潮濕的空氣中能生銹，也能在純氧中燃燒．
請寫出一種防止鋼鐵生銹的方法；請寫出鐵絲在純氧中燃燒的化學(xué)方程式 ．
（3）【問題3】查閱資料：a．鐵常見的氧化物有氧化鐵（Fe2O3）、四氧化三鐵（Fe3O4）和氧化亞鐵（FeO）．b．四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體，可以近似地看怍是氧化亞鐵和氧化鐵的化合物．它不溶于水，能與酸反應(yīng)生成兩種鹽． c．氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，能與酸反應(yīng)，無磁性，也不能被磁鐵吸引．
請寫出四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 ．
（4）【問題4】同學(xué)們參觀了某鋼鐵廠，了解到鋼鐵廠在選礦時測定鐵礦石中含鐵量的方法較多，小明結(jié)合所學(xué)知識，設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置測定某赤鐵礦樣品中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．他稱取l0.0g赤鐵礦，當(dāng)赤鐵礦中的Fe2O3全部還原為Fe時，剩余固體在CO的保護(hù)下冷卻、稱量．質(zhì)量為7.6g（假設(shè)赤鐵礦中的雜質(zhì)均不與CO反應(yīng)）．
圖中酒精燈的作用是什么？赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？(計(jì)算過程）．
（5）【問題5】在鋼鐵廠的實(shí)驗(yàn)室．同學(xué)們采集了用某種熱分析儀記錄的C0與Fe203進(jìn)行反應(yīng)時的有關(guān)數(shù)據(jù)，并得到固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線．如圖2所示．根據(jù)圖象分析，寫出P點(diǎn)時固體成分的化學(xué)式 ． 固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?6.4g的過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）a
（2）刷漆；3Fe+2O2 Fe3O4
（3）Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
（4）

①作用是將多余的CO氣體通過燃燒除掉，防止空氣的污染；

②設(shè)該赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量為x

Fe2O3 +3CO 2Fe+3CO2，質(zhì)量減少

160 112 160﹣112=48

x l0.0g﹣7.6g=2.4g

x=8g

該赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=80%；

（5）Fe；Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2
【解析】（1）由于氧化鐵為紅色，四氧化三鐵為黑色，則b的說法不正確，a說法正確．故填：a；（2）防止鐵生銹就是使鐵與水或氧氣隔絕，可以采用涂油或刷漆的方法．故填：刷漆；鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O2 Fe3O4 ． （3）四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水，化學(xué)方程式為：Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O．
（4）①作用是將多余的CO氣體通過燃燒除掉，防止空氣的污染；
②設(shè)該赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量為x
Fe2O3 +3CO 2Fe+3CO2 ， 質(zhì)量減少
160 112 160﹣112=48
x l0.0g﹣7.6g=2.4g

x=8g
該赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=80%；
5）根據(jù)氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，與CO發(fā)生反應(yīng)時，F(xiàn)e2O3優(yōu)先反應(yīng)，然后Fe3O4反應(yīng)，最后FeO反應(yīng)，根據(jù)圖象曲線可知，加熱到800℃時三種氧化物反應(yīng)完全，此時固體為Fe，故填：Fe．固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?6.4g時，對應(yīng)溫度為400﹣500℃，此時Fe2O3與CO反應(yīng)，根據(jù)氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，與CO發(fā)生反應(yīng)時．失去氧48g﹣46.4=1.6g
氧化鐵中氧元素為48=14.4g，鐵元素質(zhì)量=48﹣14.4g=33.6g
殘余固體中氧元素質(zhì)量=14.4g﹣1.6g=12.8g
鐵氧原子個數(shù)比=（33.6/56） =3：4，所以此時還原產(chǎn)物為Fe3O4對應(yīng)方程式3Fe2O3 +CO 2Fe3O4+CO2；
本題考查了物質(zhì)的檢驗(yàn)與鑒別方法、鐵及其氧化物的性質(zhì)等知識，題目難度較大，注意掌握常見金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)，明確物質(zhì)檢驗(yàn)與鑒別的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)方法．