Question

【題目】今年揚州迎來高鐵交通發展的高潮。高鐵給我們帶來的不僅是交通方便，出行快捷，甚至是帶來旅游業的繁榮。制造鐵軌需要大量的合金鋼，新集中學化學興趣小組為此展開探究：

（一）工業上煉鐵煉鋼和軋制鋼材的主要流程如下圖：

已知：生鐵的含碳量為2%~4.3%,鋼的含碳量為0.03%~2%。

（1）煉鐵的固體原料中加入焦炭的作用是_____，_____（用方程式表示）；

（2）煉鐵的固體原料需經過粉碎，其目的是_____；

（3）熱空氣和高爐氣體的主要成分有一種相同，這種氣體是_____（填化學式）；

（4）煉鋼爐中，通入純氧而不用空氣的目的是_____。將鋼錠軋成鋼板，體現了金屬的_____性。

（二）該興趣小組發現未經處理的鋼鐵容易生銹。同學們接著探究了鐵生銹的相關問題。

（知識回顧）鐵生銹的條件為鐵與_____、_____同時接觸，為了防止鐵制品生銹，應采取的措施是_____（寫出一種）。

（查閱資料）鐵銹成分復雜，化學式可簡單表示為Fe2O3nH2O，在加熱時會分步反應，首先失去結晶水，其反應可表示為Fe2O3nH2OFe2O3+nH2O。濃硫酸可以吸水，堿石灰可以吸收水和二氧化碳。

（提出問題）鐵銹（Fe2O3nH2O）中n的值等于多少呢？

（問題探究）小明發現實驗室中有一保管不善的鐵粉，大部分已經結塊成紅褐色，為了探究鐵銹（Fe2O3nH2O）的組成，稱取27.0g這種鐵粉樣品，按如圖2所示裝置進行實驗。

（1）實驗前應先_____；

（2）為了保證實驗安全，實驗開始時應先_____，目的是_____；

（3）D的作用是_____；

（4）請指出該裝置中有一處明顯不足_____；

（數據處理）圖3是加熱時間和A中固體質量關系圖象，下表是B、C中質量不再變化時B中濃硫酸、C中堿石灰裝置質量變化情況。

	反應前（g）	反應后（g）
B	100	105.4
C	150	163.2

（5）鐵銹（Fe2O3nH2O）中n的值是_____；

（6）寫出T3﹣T4時間段發生反應的化學方程式_____；

（7）計算原樣品中單質鐵的質量分數是_____。（計算結果保留到0.1%）

Answer 1

【答案】 增大反應物接觸面積，加快反應速率 可以使生鐵中的碳充分反應，降低含碳量 延展 氧氣 水 刷漆 檢查裝置氣密性 通入一會兒一氧化碳 排凈裝置內的空氣，以防加熱時發生爆炸 防止空氣中的二氧化碳和水進入C裝置 沒有尾氣處理裝置 3 20.7%

【解析】

碳在氧氣中點燃生成二氧化碳，碳和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，鐵生銹的條件為鐵與氧氣、水同時接觸的結果。

（1）煉鐵的固體原料中加入焦炭的作用是提供還原鐵礦石的熱量；制取還原劑一氧化碳

反應的化學方程式為、。

（2）煉鐵的固體原料需經過粉碎，其目的是增大反應物接觸面積，加快反應速率。

（3）氮氣的化學性質穩定,熱空氣中的氮氣沒有參與反應,所以排放出的高爐氣體中也含有氮氣，化學式為。

（4）煉鋼爐中通入純氧而不用空氣的目的是可以使生鐵中的碳充分反應，降低含碳量，將鋼錠軋成鋼板，體現了金屬的延展性。

（二）[知識回顧]鐵生銹的條件為鐵與氧氣、水同時接觸，為了防止鐵制品生銹，應采取的措施是刷漆。

[問題探究]

（1）實驗前應先檢查裝置氣密性。

（2）一氧化碳具有可燃性，與空氣中混合點燃或加熱可能會發生爆炸，為了保證實驗安全，實驗開始時應先通入一會兒一氧化碳，目的是排凈裝置內的空氣，以防加熱時發生爆炸。

（3）D中是堿石灰，作用是防止空氣中的二氧化碳和水進入C裝置。

（4）一氧化碳有毒，該裝置沒有尾氣處理裝置，直接排到放空氣中會造成污染，故該裝置中有一處明顯不足是沒有尾氣處理裝置。

[數據處理]

（5）加熱鐵銹時，首先失去結晶水，結晶水的質量為，反應生成水的質量為，反應生成二氧化碳質量為

設氧化鐵的質量為x

x=16g

n=3

故鐵銹（Fe2O3nH2O）中n的值是3。

（2）T3-T4時間段時， 氧化鐵和一氧化碳高溫反應生成鐵和二氧化碳，發生反應的化學方程式為

（3）樣品中鐵銹的質量為，故原樣品中單質鐵的質量分數為