Question

【題目】鋼鐵是重要的金屬材料，在工農業生產和生活中應用非常廣泛。

Ⅰ．鐵的應用

（1）下列鐵制品的利用與金屬導熱性有關的是 （填字母，下同）。

A．鐵鉗 B．鐵鍋 C．刀具

（2）“納米α-Fe粉”可以用于食品保鮮，稱之為“雙吸劑”，因為它能吸收空氣中的 。

Ⅱ．鐵的冶煉

工業煉鐵的原理是高溫下用CO作還原劑，將鐵從氧化物中還原出來。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）高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能 ；

Ⅲ．實驗探究煉鐵原理

某化學興趣小組在實驗室中模擬工業煉鐵的原理，并探究CO與Fe2O3反應后的產物。

通過查閱資料知道：①草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會產生一氧化碳，反應方程式為：H2C2O4 CO↑+ CO2↑+ H2O。

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳，反應方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

③常溫下，Ca(OH)2微溶于水；

于是他設計了下圖的實驗裝置，結合裝置回答下列問題：

（1）圖A是用固體草酸和濃硫酸制取CO的反應裝置，你認為應選擇下圖中的 （填裝置編號）；

（2）圖中裝置C、D的作用分別是 、 ；

（3）為了證明產物中有二氧化碳，裝置F中的試劑應該是少量的 （填試劑名稱），反應的化學方程式為 ；

（4）該裝置設計有一個明顯缺陷，你認為是 。

（5）實驗時準確稱取一定質量純凈的Fe2O3固體按上圖進行實驗，當E中固體全部變黑后，繼續通入CO直到玻璃管冷卻。將得到黑色的固體加入到足量的稀鹽酸，發現固體全部溶解，但無氣泡產生。

查閱資料：a. 鐵的氧化物在足量的稀鹽酸中均能全部溶解。

b. Fe2O3與CO反應的固體生成物可能情況如下：

根據“無氣泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；② ③ 。

（6）定量分析 用電子天平稱量得部分數據如下：

	玻璃管質量	玻璃管及其中固體的質量	裝置F及其中物質的總質量
反應前	28.20 g	33.00 g	300.0 g
反應后		32.84 g	300.4 g

根據上述數據，純凈的Fe2O3固體質量為 g，請選擇有效的數據，推斷出反應后黑色固體的成分。（寫出計算過程） 。

根據推斷結果，寫出該實驗中玻璃管內發生的化學反應方程式：

Answer 1

【答案】Ⅰ．鐵的應用

（1) B （2）氧氣和水(或O2和H2O)

Ⅱ．鐵的冶煉

（1）Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2（2）提供熱源，維持爐溫

Ⅲ．實驗探究煉鐵原理

（1）丁 （2）證明CO2已經除盡 吸收水分（或干燥CO）

（3）澄清的石灰水(或氫氧化鈣溶液) 略 （4）缺少尾氣處理裝置

（5）FeO Fe3O4和FeO

（6）4.8 Fe3O4 CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2

【解析】

試題分析：利用與金屬導熱性有關的是B．鐵鍋，α-Fe粉”可以用于食品保鮮，稱之為“雙吸劑”，因為它能吸收空氣中的氧氣和水分并發生反應。以赤鐵礦為原料，在高溫下煉鐵的化學方程式Fe2O3+3CO2Fe + 3CO2，高爐煉鐵中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，還能提供熱源，維持爐溫，草酸（H2C2O4）固體與濃硫酸混合加熱會產生一氧化碳，為了便于控制反應所以應該選用丁裝置，圖中裝置C、D的作用分別證明CO2已經除盡；利用濃硫酸的吸水性來吸收水分，黑色粉末不可能有三氧化二鐵，所以可能的情況就是Fe3O4；FeO；Fe3O4和FeO三種情況，純凈的Fe2O3固體質量為：33.00g-28.20g=4.80g，其中鐵元素的質量為4.80g× 112／160×100%=3.36g氧元素的質量為4.80g-3.36g=1.44g；反應后損失的氧元素的質量為33.00g-32.84g=0.16g，所以設反應后黑色固體FexOy，則鐵元素：氧元素=56x：16y=3.36g：（1.44g-0.16g）；解得x：y=3：4故反應后黑色固體是Fe3O4。反應的方程式根據提供的信息不難寫出，主要是要注意配平及其標注條件。