Question

【題目】鋼鐵是重要的金屬材料。

Ⅰ、(1)硬鋁、不銹鋼是常見的金屬材料。它們屬于________(填“合金”或“純金屬”)。

(2)高層建筑的避雷裝置，這主要是利用了金屬材料的________(填序號)。

A．密度大 B．導電性 C．導熱性 D．熔點高

Ⅱ、新型食品保鮮劑“納米α鐵粉”被稱為“雙吸劑”。

(1)“雙吸劑”工作原理是利用了鐵的生銹，鐵生銹實質是鐵與________和________等物質發生化學反應的結果，鐵銹的主要成分是_________(填寫化學式)。

(2)若用化學方法檢驗使用一段時間的“納米α鐵粉”是否完全失效，可選用___________檢驗，若出現______________的現象，說明該雙吸劑仍可使用。

Ⅲ、工業煉鐵的原理是，高溫下焦炭在高爐中生成的一氧化碳跟鐵礦石反應生成鐵。請回答下列問題：

(1)寫出以赤鐵礦為原料在高溫下煉鐵的化學方程式：_______________________；

(2)加入焦炭，其作用除了燃燒產生熱量外，還能____________(用化學反應方程式表示)；

Ⅳ、善于提出問題、探究問題和解決問題是學好化學的重要方法，某研究性學習小組的同學在學習鐵及其化合物知識時進行了系列研究。

(一)．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生哪些反應？

問題3：鐵有多種氧化物，它們的性質有哪些差異？

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鐵嗎？

(二)．解決問題

【問題1】上網查尋，有兩種說法：

a．因為在鐵表面有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬。

b．因為鐵的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以叫黑色金屬。

(1)你認為正確的說法是________(填“a”或“b”)。

【問題2】通過學習，已經知道鐵絲在潮濕的空氣中能生銹，也能在純氧中燃燒。

(2)請寫出一種防止鋼鐵生銹的方法_________；

(3)請寫出鐵絲在純氧中燃燒的化學方程式_______。

【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，能與鹽酸反應生成氯化亞鐵、氯化鐵和水。

c．氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，能與酸反應，無磁性，也不能被磁鐵吸引。

(4)請寫出四氧化三鐵與鹽酸反應的化學方程式_________。

【問題4】同學們參觀了某鋼鐵廠，了解到鋼鐵廠在選礦時測定鐵礦石中含鐵量的方法較多，小明結合所學知識，設計了如圖1所示的實驗裝置測定某赤鐵礦樣品中Fe2O3的質量分數。他稱取l0.0g赤鐵礦，當赤鐵礦中的Fe2O3全部還原為Fe時，剩余固體在CO的保護下冷卻、稱量，質量為7.6g(假設赤鐵礦中的雜質均不與CO反應)。

(5)圖1中酒精燈的作用是__________。

(6)實驗停止加熱前是否需要將導管從澄清石灰水中取出，請說明理由__________。

(7)該赤鐵礦中Fe2O3的質量分數為__________(列出計算過程)。

【問題5】在鋼鐵廠的實驗室。同學們采集了用某種熱分析儀記錄的CO與Fe2O3進行反應時的有關數據，并得到固體質量與反應溫度的關系曲線。如圖2所示。

(8)根據圖象分析，寫出P點時固體成分的化學式_______。固體質量由48.0g變為46.4g的過程中發生反應的化學方程式為________。

Answer 1

【答案】 合金 B O2 H2O Fe2O3 稀鹽酸 有氣泡冒出，溶液變為淺綠色 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 CO2+C2CO 【答題空10】a 涂油，噴漆(答案合理就給分) 3Fe+2O2Fe3O4 Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O 處理尾氣，防止污染 不需要，因為停止加熱后還不停的通一氧化碳 80% Fe 3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2

【解析】Ⅰ、(1)硬鋁、不銹鋼是常見的金屬材料中的合金；(2)高層建筑的避雷裝置，這主要是利用了金屬材料的導電性；Ⅱ、(1)鐵生銹實質是鐵與氧氣和水等物質發生化學反應的結果，鐵銹的主要成分是氧化鐵；(2)鐵和稀鹽酸反應生成氫氣，溶液變成淺綠色，可利用此方法檢驗是否失效； Ⅲ、(1)赤鐵礦為原料在高溫下煉鐵的化學方程式：Fe2O3+3CO 高溫2Fe+3CO2；(2)焦炭使CO2轉化為CO的反應的化學方程式：CO2+C高溫2CO；Ⅳ、(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；(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等；(3)鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應的化學方程式為：3Fe+2O2點燃Fe3O4；(4)由于四氧化三鐵可以近似地看怍是氧化亞鐵和氧化鐵的化合物，所以四氧化三鐵與鹽酸反應生成氯化鐵、氯化亞鐵和水，該反應化學方程式為：Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O；(5) 由于CO有毒，不能直接排放，應該在排放尾氣的導氣管口放一盞燃著的酒精燈，將多余的CO氣體通過燃燒除掉；(6) 實驗停止加熱前不需要將導管從澄清石灰水中取出，因為停止加熱后還不停的通一氧化碳；(7) 設該赤鐵礦中Fe2O3的質量為x，

Fe2O3+3CO 高溫2Fe+3CO2，質量減少

160 112 160-112=48

x l0.0g-7.6g=2.4g

x=8g

該赤鐵礦中Fe2O3的質量分數為： ×100%=80%；(8) 根據氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，與CO發生反應時，Fe2O3優先反應，然后Fe3O4反應，最后FeO反應，根據圖象曲線可知，加熱到800℃時三種氧化物反應完全，此時固體為Fe；固體質量由48.0g變為46.4g時，對應溫度為400-500℃，根據氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，此時是Fe2O3與CO反應，與CO發生反應時，失去氧48g-46.4=1.6g，氧化鐵中氧元素為48×=14.4g，鐵元素質量=48-14.4g=33.6g，殘余固體中氧元素質量=14.4g-1.6g=12.8g，鐵氧原子個數比=： =3：4，所以此時還原產物為Fe3O4，對應方程式是：3Fe2O3 +CO2Fe3O4+CO2。