Question

8．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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．
（一）鐵材料的有關(guān)知識
（1）人類使用金屬先后經(jīng)歷了“青銅”、“鐵器”時代，直到近代才開始大量使用鋁材料．這也反映出Cu、Fe、Al三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序是Al、Fe、Cu．
（2）鋼鐵材料通常分為生鐵和鋼．
①生鐵和鋼物理性質(zhì)有很大差異主要由于B（選填序號）．
A．生鐵是混合物，鋼是純凈物     B．含碳量不同
②鋼鐵露置在空氣中易生銹，請?zhí)岢龇乐蛊渖�銹的一種措施刷油．
（二）鐵及其化合物的實(shí)驗(yàn)
（3）將Fe粉溶于稀H₂SO₄，此反應(yīng)屬于置換反應(yīng)（填基本反應(yīng)類型）．用點(diǎn)燃法檢驗(yàn)生成的H₂前必須驗(yàn)純．
（4）向上述反應(yīng)后溶液中滴加NaOH溶液，生成白色Fe（OH）₂沉淀，隨后沉淀變?yōu)榛揖G色．
①生成Fe（OH）₂反應(yīng)：FeSO₄+2NaOH═Fe（OH）₂↓+↓+Na₂SO₄．
②白色沉淀變?yōu)榛揖G色的原因之一是部分Fe（OH）₂接觸空氣氧化生成Fe（OH）₃，反
應(yīng)的化學(xué)方程式4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．生成的Fe（OH）₃分解為Fe₂O₃．
（三）鐵的冶煉
化學(xué)興趣小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里利用碳和氧化鐵反應(yīng)模擬煉鐵，得到了無色氣體A和黑色粉末B，并探究兩者的成分．

甲組同學(xué)對無色氣體A的成分進(jìn)行探究．
【猜想與假設(shè)】
猜想1：A中只有CO₂；  猜想2：A中只有CO；  猜想3：A中有CO₂和CO．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】
甲組同學(xué)按如下圖示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（箭頭表示氣體流向，NaOH溶液是除去氣體中的CO₂）．

【討論交流】
實(shí)驗(yàn)證實(shí)猜想3正確，則：
（5）Ⅰ中澄清石灰水的作用是檢驗(yàn)CO₂，能證明猜想3成立的現(xiàn)象是變渾濁．
（6）Ⅲ中反應(yīng)的化學(xué)方程式CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂．
乙組同學(xué)對黑色粉末B的成分進(jìn)行探究．
【查閱資料】
①碳（或一氧化碳）還原氧化鐵的固體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵．
②碳（或一氧化碳）還原氧化鐵的產(chǎn)物成分與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素有關(guān)．

物質(zhì) 性質(zhì)	四氧化三鐵	氧化亞鐵	氧化鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	紅色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【初步實(shí)驗(yàn)與猜想】
（7）小組同學(xué)將反應(yīng)后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和氧化亞鐵（或FeO）．
（8）進(jìn)行猜想：黑色固體粉末可能是：
猜想一：全部是Fe；猜想二：全部是Fe₃O₄；猜想三：是Fe和Fe₃O₄的混合物．
【進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)】該小組按如下圖裝置設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)，測得下列數(shù)據(jù)：

①應(yīng)前稱取6.0g黑色粉末B加入玻璃管內(nèi)（玻璃管的質(zhì)量為60.0g）；
②充分反應(yīng)后管內(nèi)固體全部是鐵，玻璃管和管內(nèi)固體的總質(zhì)量64.4g（已冷卻到室溫）．
【得出結(jié)論】
（9）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算得出該黑色粉末B中Fe₃O₄質(zhì)量為5.8g．
【反思與評價】碳（或一氧化碳）還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，若要得到鐵可適當(dāng)提高反應(yīng)溫度和延長反應(yīng)時間．

Answer 1

分析 （一）根據(jù)金屬的活動性來分析；根據(jù)材料的分類來分析；首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書寫方法、步驟（寫、配、注、等）進(jìn)行書寫即可．根據(jù)生銹的條件考慮防銹的措施；
（二）根據(jù)金屬的化學(xué)性質(zhì)以及反應(yīng)類型的判斷、氫氣的驗(yàn)純來分析；根據(jù)反應(yīng)的原理來書寫方程式；根據(jù)亞鐵離子的檢驗(yàn)方法來分析；
（三）（5）根據(jù)檢驗(yàn)二氧化碳的方法來分析；根據(jù)一氧化碳的性質(zhì)來分析；
（6）在加熱的條件下，一氧化碳與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳；
【初步實(shí)驗(yàn)與猜想】
（7）根據(jù)題意黑色固體粉末全部能被吸引分析不可能含有的物質(zhì)；
（8）根據(jù)鐵和四氧化三鐵都是黑色、都能被磁鐵吸引，對黑色粉末進(jìn)行猜想．
（9）根據(jù)題干信息可知，加熱反應(yīng)后，固體減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量求出四氧化三鐵的質(zhì)量．

解答 解：（一）1、Cu、Fe、Al三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序是Al、Fe、Cu；故填：Al、Fe、Cu；
2、①鋼和生鐵屬于金屬材料、聚乙烯塑料屬于有機(jī)合成材料，不包括無機(jī)非金屬材料；故填：B；
②鐵生銹的條件是與氧氣和水共同接觸，只要將鐵制品與水或氧氣隔絕就行了，所以在鐵制品表面涂油、噴漆即可；故填：涂油（答案合理即可）；
（二）（3）鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，是由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成新的單質(zhì)與新的化合物，屬于置換反應(yīng)，氫氣具有可燃性，若不純點(diǎn)燃可能會發(fā)生爆炸，所以點(diǎn)燃?xì)錃庵�前，一定要�?yàn)純；故填：置換反應(yīng)；驗(yàn)純；
（4）①硫酸亞鐵與氫氧化鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化亞鐵和硫酸鈉，化學(xué)方程式為：：2NaOH+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；
②氫氧化亞鐵、水與氧氣反應(yīng)生成氫氧化鐵；故填：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（三）（5）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，所以Ⅰ中澄清石灰水是用來檢驗(yàn)氣體中是否含有二氧化碳，故填：檢驗(yàn)CO₂；
若氣體A是一氧化碳與二氧化碳的混合物，則會觀察到Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，在加熱的條件下，一氧化碳能將黑色的氧化銅還原為紅色的銅，同時生成二氧化碳，觀察到Ⅳ中澄清石灰水變渾濁，故填：Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，Ⅲ中黑色固體變?yōu)榧t色（或I、Ⅳ中澄清石灰水均變渾濁）；
（2）在加熱的條件下，一氧化碳與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，化學(xué)方程式為：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，故填：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
【初步實(shí)驗(yàn)與猜想】
（7）由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和氧化亞鐵．故填：氧化亞鐵（或FeO）；
（8）由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，黑色固體粉末可能是全部為鐵或全部為四氧化三鐵或四氧化三鐵與鐵粉的混合物．故填：Fe和Fe₃O₄的混合物；
（9）根據(jù)題干信息可知，加熱反應(yīng)后，固體減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，即60.0g+6g-64.4g=1.6g，四氧化三鐵的質(zhì)量為：1.6g÷$\frac{16×4}{56×3+16×4}$=5.8g
答案：
（一）（1）Al  Fe   Cu；
 （2）B；   刷油；
（二）（3）置換；  驗(yàn)純；（4）Na₂SO₄ 4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe（OH）₃
（三）（5）檢驗(yàn)CO₂；變渾濁；【I 變渾濁，III中固體變紅，合理就行】
（6）CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂； 
（7）氧化亞鐵（或FeO）；
（8）Fe和Fe₃O₄；
（9）5.8．

點(diǎn)評 本題綜合性較強(qiáng)，較全面的考查了一氧化碳還原氧化鐵，尤其是利用數(shù)據(jù)對混合物的判斷增加了試題難度，掌握反應(yīng)前后元素的質(zhì)量不變，并會結(jié)合化學(xué)式分析即可順利解答．