Question

【題目】鐵及其化合物在生活生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。

（一）鐵材料的有關(guān)知識

（1）人類使用金屬先后經(jīng)歷了“青銅”、“鐵器”時(shí)代，直到近代才開始大量使用鋁材料。這也反映出Cu、Fe、 Al三種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是_______________。

（2）磁鐵礦是早期司南（如圖）的材料，磁鐵礦中所含鐵的氧化物主要是________________。

（3）我國C919大型客機(jī)去年驚艷亮相，客機(jī)上大規(guī)模使用碳纖維復(fù)合材料、鋁鋰合金、鐵鈦合金、納米陶瓷等先進(jìn)材料，其中不涉及到的材料是_________（選填序號）。

A 合金

B 無機(jī)非金屬材料

C 合成材料

D 復(fù)合材料

（4）鐵礦石有赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦（FeS2）等。工業(yè)上用黃鐵礦制取硫酸而不用于煉鐵，不用于煉鐵原因是:①冶煉中產(chǎn)生SO2污染環(huán)境；②______________。

（二）制取堿式硫酸鐵

堿式硫酸鐵是-種廢水處理劑，用硫酸廠的廢渣（主要成分為鐵的氧化物、少量FeS及SiO2）制備堿式硫酸鐵晶體[Fe4（OH）2（SO4）5·6H2O]主要流程如下:

（1）廢渣應(yīng)研磨成粉末，目的是_____。

（2）“酸溶”過程中生成H2S氣體的化學(xué)方程式為________

（3）過濾后洗滌，證明固體已洗凈的方法是_______。

（4）“轉(zhuǎn)化”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______，該反應(yīng)溫度不宜過高的原因是________。

（三）堿式硫酸鐵晶體的熱分解實(shí)驗(yàn)

興趣小組稱取此晶體樣品25.38g，在科研人員的指導(dǎo)下用下圖裝置進(jìn)行熱分解實(shí)驗(yàn)。

[查閱資料]①堿式硫酸鐵晶體（相對分子質(zhì)量為846）200°C完全分解生成Fe2O3、H2O和Fe2（SO4）3；

②Fe2（SO4）3在500°C完全分解為Fe2O3、SO2、SO3和O2；

③B裝置中濃硫酸只能吸收SO3和H2O。.

（1）裝配好實(shí)驗(yàn)裝置后，先要_________。

（2）加熱前后及過程中均通入N2,停止加熱后繼續(xù)通N2的目的是防止倒吸和______。

（3）控制不同的溫度對A中固體加熱，測得裝置B、C和D中的質(zhì)量變化如下表，測得剩余固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示。

溫度/C	室溫	220	520
B裝置/g	200.00	203.78	207.78
C裝置/g	200.00	200.00	x
D裝置/g	100.00	100.00	101.60

①如圖中m1=____________。

②表格中x=_____________。

③將最終的剩余固體繼續(xù)加熱到更高的溫度，發(fā)現(xiàn)固體減少0.32g后質(zhì)量不再改變，寫出此過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。

Answer 1

【答案】Al、Fe、Cu Fe3O4 C 含鐵量相對低 增大反應(yīng)物間的接觸面積，加快反應(yīng)（合理的答案均給分） 取最后一次洗滌后的濾液，滴入BaCl2 無現(xiàn)象（合理的答案均給分） 防止H2O2分解 檢查裝置的氣密性 使生成的氣體能全部被相應(yīng)裝置吸收，減少實(shí)驗(yàn)誤差 21.60 206.40

【解析】

（一）（1）人類使用金屬先后經(jīng)歷了“青銅”、“鐵器”時(shí)代，直到近代才開始大量使用鋁材料，由于金屬越活潑，人類認(rèn)識和利用的越晚，所以Cu、Fe、 Al三種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是：Al>Fe>Cu；

（2）磁鐵礦是早期司南（如圖）的材料，磁鐵礦中所含鐵的氧化物主要是：Fe3O4；

（3）碳纖維復(fù)合材料屬于復(fù)合材料，鋁鋰合金屬于金屬材料，鐵鈦合金屬于金屬材料；納米陶瓷屬于無機(jī)非金屬材料，故不涉及到的材料是合成材料。故選C；

（4）赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：；

磁鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：；

黃鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

故黃鐵礦中含鐵量相對較低，因此不用于煉鐵；

（二）制取堿式硫酸鐵

（1）廢渣應(yīng)研磨成粉末，目的是增大反應(yīng)物間的接觸面積，提高反應(yīng)速率；

（2）“酸溶”過程中FeS和稀硫酸反應(yīng)生成H2S氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為；

（3）因?yàn)槿芤褐泻�硫酸根離子，故過濾后洗滌，證明固體已洗凈的方法是：取最后一次洗滌后的濾液，滴入BaCl2 無現(xiàn)象；

（4）“轉(zhuǎn)化”為硫酸亞鐵與過氧化氫、稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為；

過氧化氫受熱易分解，故該反應(yīng)溫度不宜過高的原因是防止H2O2分解；

（三）堿式硫酸鐵晶體的熱分解實(shí)驗(yàn)

（1）裝配好實(shí)驗(yàn)裝置后，先要檢查裝置的氣密性；

（2）加熱前，通入氮?dú)馐菫榱藢⒀b置內(nèi)的空氣排盡，防止空氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)過程中通入氮?dú)馐菫榱藢⒎磻?yīng)生成的氣體全部排出，被相應(yīng)的裝置吸收，停止加熱后繼續(xù)通N2的目的是防止倒吸，故填使生成的氣體能全部被相應(yīng)裝置吸收，減少實(shí)驗(yàn)誤差；

（3）①堿式硫酸鐵晶體（相對分子質(zhì)量為846）200℃完全分解生成Fe2O3、H2O和Fe2(SO4)3，故m1即為堿式硫酸鐵的質(zhì)量減去生成水的質(zhì)量，從室溫到220℃時(shí)，B裝置增加的質(zhì)量即為生成水的質(zhì)量，故生成水的質(zhì)量為：203.78-200=3.78，m1=25.38g-3.78g=21.60g；

②Fe2(SO4)3在500°C完全分解為Fe2O3、SO2、SO3和O2，D裝置增加的質(zhì)量即為生成氧氣的質(zhì)量，生成氧氣的質(zhì)量為：101.6g-100g=1.6g，C裝置增加的質(zhì)量為生成二氧化硫的質(zhì)量，

設(shè)Fe2(SO4)3在500°C完全分解為SO2的質(zhì)量為x

，

x=6.4g，y=8.0g

表格中x=200.00g+6.4g=206.40g；

③最后剩余固體為Fe2O3，堿式硫酸鐵晶體的質(zhì)量減去生成的水、二氧化硫、三氧化硫、氧氣的質(zhì)量，即Fe2O3的質(zhì)量，質(zhì)量為：25.38g-6.4g-7.78g-1.6g=9.6g

Fe2O3中鐵元素的質(zhì)量為：；

Fe2O3中氧元素的質(zhì)量為：9.6g-6.72g=2.88g；

將最終的剩余固體繼續(xù)加熱到更高的溫度，發(fā)現(xiàn)固體減少0.32g，這是因?yàn)樯�成了氧氣，固體中剩余氧元素的質(zhì)量為：2.88g-0.32g=2.56g；

設(shè)剩余固體加熱生成的鐵的氧化物的化學(xué)式為：FexOy，5x：16y=6.72g：2.56g，x：y=3：4，故生成的鐵的氧化物為Fe3O4，故發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。