Question

如圖1所示是關(guān)于鐵的化學(xué)性質(zhì)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（“→”表示一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)），其中B是密度最小的氣體，C為紫紅色固體單質(zhì)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）B物質(zhì)的一種用途是______．
（2）反應(yīng)①導(dǎo)致每年有大量的鐵銹蝕，為阻止鐵銹蝕的發(fā)生，人們常采用在鐵表面涂刷油漆或鍍上其他金屬等方法．鐵銹蝕的原理是鐵與______和______接觸．
（3）反應(yīng)③原理可用于工業(yè)“濕法冶金”，某工廠將含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液，經(jīng)重新處理回收有關(guān)金屬和化合物，設(shè)計(jì)了如圖2工藝流程圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：
a．步驟①中鋅粉必須過(guò)量的原因是______．
b．步驟①中任一反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____．
c．檢驗(yàn)步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法是______．
d．若流程圖中的物質(zhì)損失可以忽略，最終所得硫酸鋅的質(zhì)量______（填“＞”、“＜”或“=”）原廢液中硫酸鋅的質(zhì)量．
（4）冶煉21t含雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的生鐵，需要含氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的赤鐵礦石的質(zhì)量是多少？

Answer 1

解：
（1）根據(jù)題意“密度最小的氣體”為氫氣，則氣體B為氫氣，氫氣具有可燃性，它的一種用途是作燃料（或由于氫氣密度小，可以做氫氣球）．
（2）反應(yīng)①導(dǎo)致每年有大量的鐵銹蝕，為阻止鐵銹蝕的發(fā)生，人們常采用在鐵表面涂刷油漆或鍍上其他金屬等方法．鐵銹蝕的原理是鐵與 O₂ 和 H₂O接觸．
（3）根據(jù)廢液中成分CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄，可知加入過(guò)量的鋅粉是把能與鋅反應(yīng)的物質(zhì)都反應(yīng)掉，鋅可以與硫酸銅反應(yīng)，鋅可以與硫酸亞鐵反應(yīng)，所以步驟①中鋅粉必須過(guò)量的原因是將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來(lái)；根據(jù)鋅與硫酸銅反應(yīng)的反應(yīng)物是鋅和硫酸銅，生成物是銅和硫酸鋅，寫(xiě)出方程式即可：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；步驟④中加入的稀硫酸是為了和鋅反應(yīng)，主要看是否有沒(méi)反應(yīng)的鋅就行，所以步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法是：取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生則酸不足量，否則酸足量；硫酸新的來(lái)源有三部分：原來(lái)的硫酸鋅、鋅與硫酸銅、硫酸亞鐵反應(yīng)生成的硫酸鋅；過(guò)量的鋅與硫酸反應(yīng)生成的硫酸鋅；所以說(shuō)最終所得硫酸鋅的質(zhì)量大于原廢液中硫酸鋅的質(zhì)量．
（4）解：解法（一）設(shè)需要含氧化鐵75%的赤鐵礦石的質(zhì)量是x
x×75%××100%=21t×（1-3.00%）
解得：x=38.8t
解法（二）設(shè)需要含氧化鐵75%的赤鐵礦石的質(zhì)量是x
Fe₂O₃+3CO 2Fe+3CO₂
160 112
x×75% 21t×（1-3.00%）

解得：x=37.0t
答：需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的赤鐵礦石的質(zhì)量是38.8t．
（1）做燃料；（2）O₂； H₂O；（3）a．確保廢液中的CuSO₄、FeSO₄完全反應(yīng)； b．Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；
c．向固體D中加入稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明加入的稀硫酸不足量； d．＞； （4）38.8 t
分析：（1）根據(jù)題意“密度最小的氣體”為氫氣，則氣體B為氫氣；結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系圖由鐵而轉(zhuǎn)化成“紫紅色固體單質(zhì)”C為銅；然后根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng)規(guī)律進(jìn)行填空；
（2）根據(jù)鐵生銹的條件考慮即可；
（3）根據(jù)廢液中成分CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄，可知加入過(guò)量的鋅粉是把能與鋅反應(yīng)的物質(zhì)都反應(yīng)掉；根據(jù)鋅與硫酸銅，或與硫酸亞鐵反應(yīng)的方程式考慮；步驟④中加入的稀硫酸是為了和鋅反應(yīng)，主要看是否有沒(méi)反應(yīng)的鋅就行；根據(jù)硫酸新的來(lái)源考慮與原硫酸鋅質(zhì)量的多少即可．
（4）根據(jù)化學(xué)變化過(guò)程中元素質(zhì)量不變，赤鐵礦石中所含鐵元素質(zhì)量與冶煉出的生鐵中含鐵元素質(zhì)量相等，由鐵礦石質(zhì)量可計(jì)算生鐵質(zhì)量；也可以由生鐵的質(zhì)量和含雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及赤鐵礦中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計(jì)算出需要赤鐵礦石的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：此題是一道推斷題，解題的關(guān)鍵是抓住題目中關(guān)于氫氣以及物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，屬一道基礎(chǔ)性推斷題．解答本題的關(guān)鍵是B是密度最小的氣體，C為紫紅色固體單質(zhì)，所以說(shuō)B是氫氣，C是銅，再進(jìn)一步進(jìn)行推斷即可．赤鐵礦石中鐵元素的質(zhì)量為礦石中氧化鐵所含鐵元素的質(zhì)量，可以根據(jù)鐵元素的質(zhì)量守恒來(lái)做，也可以根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行求算．