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【題目】鋼鐵行業(yè)是我國國民經濟的支柱性產業(yè),我國鋼鐵生產總量占世界鋼鐵生產總量的50%以上。

⑴鋼是一種鐵合金,其硬度比純鐵________(填“大”或“小”),鋼鐵生銹實際是鐵與空氣中的________發(fā)生了化學反應。請寫出一種能防止鋼鐵生銹的措施______________。

⑵下圖是某興趣小組用實驗室裝置模擬煉鐵的化學原理圖,用于測定赤鐵礦中氧化鐵的質量分數。

①裝置A中發(fā)生反應的化學方程式為___________;裝置B中發(fā)生反應的化學方程式為________;裝置C的作用是______________

②裝置氣密性良好,假設反應完全且赤鐵礦中的雜質不參加反應,稱重赤鐵礦樣品的質量為wg,則要測定該赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數,需要測量的數據是_________________________。

⑶某研究性學習小組將Fe和Fe2O3的混合物與稀硫酸反應以測定混合物中Fe2O3的質量分數。稱取樣品27.2g,與質量分數為20%的稀硫酸充分反應,當加入196g稀硫酸時固體粉末恰好完全溶解,此時收集到0.2g氫氣,請寫出Fe和Fe2O3分別與稀硫酸反應的化學方程式__________、_________。

【提出疑問】小明根據已有知識推斷固體溶解后溶液中的溶質為Fe2(SO4)3________,并據此計算出鐵的質量5.6g,進一步計算發(fā)現需要硫酸的總質量比實際消耗的________(填“多”或“少”)。

【查閱資料】Ⅰ、含Fe3+的溶液中滴加硫氰化鉀(KSCN)溶液后溶液呈紅色;含Fe2+的溶液中滴加硫氰化鉀溶液后溶液無明顯現象。

Ⅱ、Fe2(SO4)3+Fe= 3FeSO4

【繼續(xù)探究】小明向反應后的溶液中滴加KSCN溶液,無明顯現象。則溶液中肯定不含________。

【分析計算】計算出27.2gFe和Fe2O3的混合物中Fe2O3的質量分數______。(寫出計算過程)

【答案】 氧氣和水 表面涂油、刷漆等 Fe2O3+3CO 高溫2Fe+3CO2 2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O 除去未反應的CO,防止污染空氣 反應后裝置A中藥品的質量 測出反應前后裝置B增加的質量 Fe+H2SO4= FeSO4+H2 Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O FeSO4 Fe2(SO4)3 58.8%

【解析】⑴合金的硬度、強度、耐腐性通常比純金屬的高;鐵生銹是鐵與氧氣、水共同作用的結果,所以防銹的方法有隔絕氧氣、保持金屬表面潔凈干燥、改變金屬的組成和結構(制成合金);⑵①裝置A中一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳,發(fā)生反應的化學方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2;裝置B中氫氧化鈉和二氧化碳發(fā)生反應生成碳酸鈉,化學方程式為2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O;裝置C的作用是點燃尾氣中的一氧化碳,防止污染空氣;②如反應完全且赤鐵礦中的雜質不參加反應,稱重赤鐵礦樣品的質量為wg,則要測定該赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數,需要測量的數據是反應后裝置A中藥品的質量(固體減少的質量即為氧化鐵中氧元素的質量,根據氧化鐵的化學式計算氧化鐵中氧元素的質量分數,氧元素的質量除以氧化鐵中氧元素的質量分數就是氧化鐵的質量,氧化鐵的質量除以wg,即可得赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數)或測出反應前后裝置B增加的質量(增加的質量就是反應生成二氧化碳的質量,由化學方程式計算出氧化鐵的質量,氧化鐵的質量除以wg,即可得赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數;⑶鐵和硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣,反應方程式為:Fe+H2SO4= FeSO4+H2↑;氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水,反應方程式為:Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O;【提出疑問】根據鐵、氧化鐵與硫酸的反應方程式可推斷固體溶解后溶液中的溶質為Fe2(SO4)3和FeSO4,由生成氫氣的質量為0.2g,可計算出單質鐵的質量5.6g

設5.6g完全反應消耗硫酸的質量為x

Fe + H2SO4= FeSO4+H2

56 98

5.6g x

x=9.8g 則需要硫酸溶液的質量為:9.8g÷20%=49g

設氧化鐵反應的硫酸質量為y

Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O

160 294

27.2g-5.6g y

y=39.69g 則需要硫酸溶液的質量為:39.69g÷20%=198.45g

共消耗硫酸溶液:49g+198.45g>196g

【繼續(xù)探究】由題中信息可知:含Fe3+的溶液中滴加硫氰化鉀(KSCN)溶液后溶液呈紅色;含Fe2+的溶液中滴加硫氰化鉀溶液后溶液無明顯現象。向反應后的溶液中滴加KSCN溶液,無明顯現象。則溶液中肯定不含Fe3+;

【分析計算】由于最終鐵元素都以硫酸亞鐵的形式存在,設鐵元素的總質量為m

H2SO4 ~ FeSO4 ~ Fe

98 56

196g m

x=22.4g

其中有5.6g鐵與硫酸反應生成氫氣,其余的鐵來自于Fe2(SO4)3+Fe= 3FeSO4,由化學方程式可知三分之一的鐵是該反應中的單質鐵,三分之二的鐵是硫酸鐵中,即氧化鐵中的鐵(因氧化鐵和硫酸生成硫酸鐵和水),因此可知氧化鐵中的鐵元素是11.2g,設氧化鐵的質量為n,

2Fe ~ Fe2O3

112 160

11.2g n

112/11.2g=160/n n=16g

即27.2gFe和Fe2O3的混合物中Fe2O3的質量為16g,混合物中氧化鐵的質量分數為:

16g ÷27.2g×100%≈58.8%。

答:混合物中Fe2O3的質量分數為58.8%

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請你就碳酸氫鈣可能具有的化學性質提出兩個猜想并設計實驗加以驗證?晒┦褂玫脑噭┖蛢x器為:溶液、溶液、澄清石灰水、稀鹽酸、NaOH溶液、試管、燒杯、導管、玻璃棒。

序號

猜想

操作步驟

可能觀察到的現象

___________

___________

___________

___________

___________

___________

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