Question

【題目】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．
【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？
Ⅱ．解決問題
（1）【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
你認為正確的說法是（填“a”或“b”）
（2）【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．
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，無磁性，也不能被磁鐵吸引．
請寫出四氧化三鐵與鹽酸反應的化學方程式 ．
（4）【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）．
圖中酒精燈的作用是什么？赤鐵礦中Fe203的質量分數為多少？(計算過程）．
（5）【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C0與Fe203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．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】
（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設該赤鐵礦中Fe203的質量為x

Fe2O3 +3CO 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%；

（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，反應的化學方程式為3Fe+2O2 Fe3O4 ． （3）四氧化三鐵與鹽酸反應生成氯化鐵、氯化亞鐵和水，化學方程式為：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設該赤鐵礦中Fe203的質量為x
Fe2O3 +3CO 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%；
5）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，故填：Fe．固體質量由48.0g變為46.4g時，對應溫度為400﹣500℃，此時Fe2O3與CO反應，根據氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，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=（33.6/56） =3：4，所以此時還原產物為Fe3O4對應方程式3Fe2O3 +CO 2Fe3O4+CO2；
本題考查了物質的檢驗與鑒別方法、鐵及其氧化物的性質等知識，題目難度較大，注意掌握常見金屬單質及其化合物性質，明確物質檢驗與鑒別的實驗方案的設計方法．