Question

18．鐵是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的一種重要金屬．
（1）寫出工業(yè)上用赤鐵礦煉鐵的化學(xué)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+3CO₂，在煉鐵過程中焦炭的作用是產(chǎn)生還原劑一氧化碳和提供熱量．
（2）鐵在一定條件下能與多種物質(zhì)反應(yīng)．

在過濾過程中用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；步驟Ⅲ發(fā)生的反應(yīng)是化合反應(yīng)，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．
（3）將鐵和銅的混合物加入到一定量的硝酸銀和硝酸鋅的混合溶液中，充分反應(yīng)后過濾．
①反應(yīng)后溶液的質(zhì)量小于（填“大于”、“小于”或“等于”）反應(yīng)前溶液的質(zhì)量．
②向?yàn)V渣中加入稀硫酸，無氣泡產(chǎn)生，則濾液中一定含有哪些溶質(zhì)？
③請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鐵、銅、銀的活動性順序，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論．
（4）將10g生銹的鐵釘放入足量的稀硫酸中，充分反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量減少了0.3g．計(jì)算生銹的鐵釘中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）赤鐵礦煉鐵是一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，在煉鐵過程中，焦炭一部分轉(zhuǎn)化為一氧化碳，另外一部分燃燒放熱，作為熱源；
（2）過濾是初中常見的基本操作，在實(shí)驗(yàn)過程中用到的玻璃儀器有 燒杯、漏斗、玻璃棒；步驟Ⅲ是硫酸鐵和鐵反應(yīng)，根據(jù)生成淺綠色溶液可知，三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為了二價(jià)亞鐵，所以生成物為硫酸亞鐵；
（3）由于給定的四種金屬元素的活潑性由強(qiáng)到弱為鋅鐵銅銀，所以將鐵和銅的混合物加入到一定量的硝酸銀和硝酸鋅的混合溶液中，鐵和銅會與硝酸銀反應(yīng)，而不和硝酸鋅反應(yīng)，同時(shí)在反應(yīng)是鐵先和硝酸銀反應(yīng)，待鐵反應(yīng)完全銅才有機(jī)會與硝酸銀反應(yīng)．根據(jù)具體限制進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，過程中質(zhì)量的減少是因?yàn)樯�成了氫氣，所以可�?求算氫氣的質(zhì)量，根據(jù)氫氣和對應(yīng)的化學(xué)方程式求算鐵單質(zhì)的質(zhì)量，進(jìn)而求算對應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：
（1）赤鐵礦煉鐵是一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，對應(yīng)的化學(xué)方程式 Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+3CO₂；在煉鐵過程中，焦炭一部分轉(zhuǎn)化為一氧化碳，另外一部分燃燒放熱，作為熱源，所以在煉鐵過程中焦炭的作用是 產(chǎn)生還原劑一氧化碳和提供熱量．
（2）在過濾過程中用到的玻璃儀器（一定要注意這個(gè)限制條件）有 燒杯、漏斗、玻璃棒；步驟Ⅲ發(fā)生的反應(yīng)是化合反應(yīng)，是硫酸鐵和鐵反應(yīng)生成亞鐵化合物的過程，對應(yīng)的化學(xué)方程式 Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．
（3）由于給定的四種金屬元素的活潑性由強(qiáng)到弱為鋅鐵銅銀，所以將鐵和銅的混合物加入到一定量的硝酸銀和硝酸鋅的混合溶液中，鐵和銅會與硝酸銀反應(yīng)，而不和硝酸鋅反應(yīng)，同時(shí)在反應(yīng)是鐵先和硝酸銀反應(yīng)，待鐵反應(yīng)完全銅才有機(jī)會與硝酸銀反應(yīng)．
①根據(jù)反應(yīng)
Fe+2AgNO₃=Fe（NO₃）₂+2Ag；
56                                       216
Cu+2AgNO₃=Cu（NO₃）₂+2Ag；
64                                      216
可知反應(yīng)掉的金屬的質(zhì)量小于生成的銀的質(zhì)量，所以溶液的質(zhì)量在過程中是減小的．
②向?yàn)V渣中加入稀硫酸，無氣泡產(chǎn)生，所以濾渣中不含鐵單質(zhì)，因?yàn)槭氰F優(yōu)先反應(yīng)，所以此時(shí)銅可能反應(yīng)了，也可能沒有參加反應(yīng)，所以溶液中一定含有生成的硝酸亞鐵和不反應(yīng)的硝酸鋅．
③請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鐵、銅、銀的活動性順序，根據(jù)三者的活動性可以采取三取中的設(shè)計(jì)原則，用單質(zhì)鐵和硝酸銅溶液和銀單質(zhì)，或者硝酸亞鐵溶液、銅單質(zhì)和硝酸銀溶液這兩組試劑和藥品組．
第一種情況：
實(shí)驗(yàn)步驟：1、取兩只試管分別加入2mL的硝酸銅溶液；
2、向兩只試管分別插入打磨過的鐵絲和銀絲，觀察金屬表面
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鐵絲表面有紅色物質(zhì)生成，銀絲表面無明顯現(xiàn)象．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：金屬活動性鐵＞銅＞銀．
第二種情況：
實(shí)驗(yàn)步驟：1、取兩只試管分別加入2mL的硝酸亞鐵和硝酸銀溶液；
2、向兩只試管分別插入打磨過的銅絲，觀察金屬表面
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：插入到硝酸銀的銅絲表面有銀白色物質(zhì)生成，插入硝酸亞鐵的銅絲表面無明顯現(xiàn)象．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：金屬活動性鐵＞銅＞銀．
（4）將10g生銹的鐵釘放入足量的稀硫酸中，充分反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量減少了0.3g．根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定可得生成的氫氣的質(zhì)量為0.3g
設(shè)鐵單質(zhì)的質(zhì)量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56                          2
 x                            0.3g
$\frac{56}{2}$=$\frac{x}{0.3g}$
x=8.4g
則生銹的鐵釘中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{8.4g}{10g}$×100%=84%．
故答案為：
（1）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+3CO₂；產(chǎn)生還原劑一氧化碳和提供熱量．
（2）燒杯、漏斗、玻璃棒； Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．
（3）①減�。虎谙跛醽嗚F、硝酸鋅．
③第一種情況：
實(shí)驗(yàn)步驟：1、取兩只試管分別加入2mL的硝酸銅溶液；
2、向兩只試管分別插入打磨過的鐵絲和銀絲，觀察金屬表面
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鐵絲表面有紅色物質(zhì)生成，銀絲表面無明顯現(xiàn)象．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：金屬活動性鐵＞銅＞銀．
第二種情況：
實(shí)驗(yàn)步驟：1、取兩只試管分別加入2mL的硝酸亞鐵和硝酸銀溶液；
2、向兩只試管分別插入打磨過的銅絲，觀察金屬表面
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：插入到硝酸銀的銅絲表面有銀白色物質(zhì)生成，插入硝酸亞鐵的銅絲表面無明顯現(xiàn)象．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：金屬活動性鐵＞銅＞銀．
（4）將10g生銹的鐵釘放入足量的稀硫酸中，充分反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量減少了0.3g．根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定可得生成的氫氣的質(zhì)量為0.3g
設(shè)鐵單質(zhì)的質(zhì)量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 2
x 0.3g
$\frac{56}{2}$=$\frac{x}{0.3g}$
x=8.4g
答：則生銹的鐵釘中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{8.4g}{10g}$×100%=84%．

點(diǎn)評 根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算時(shí)，第一要正確書寫化學(xué)方程式，第二要使用正確的數(shù)據(jù)，第三計(jì)算過程要完整．