Question

8．目前，我國鋼鐵產量居世界第一，為國民經濟的發(fā)展奠定了堅實的基礎．
（一）鐵材料的有關知識
（1）人類使用金屬先后經歷了“青銅”、“鐵器”時代，直到近代才開始大量使用鋁材料．這也反映出Cu、Fe、Al三種金屬的活動性由強到弱的順序是Al、Fe、Cu．
（2）鋼鐵材料通常分為生鐵和鋼．
①生鐵和鋼物理性質有很大差異主要由于B（選填序號）．
A．生鐵是混合物，鋼是純凈物     B．含碳量不同
②鋼鐵露置在空氣中易生銹，請?zhí)岢龇乐蛊渖�銹的一種措施刷油．
（二）鐵及其化合物的實驗
（3）將Fe粉溶于稀H₂SO₄，此反應屬于置換反應（填基本反應類型）．用點燃法檢驗生成的H₂前必須驗純．
（4）向上述反應后溶液中滴加NaOH溶液，生成白色Fe（OH）₂沉淀，隨后沉淀變?yōu)榛揖G色．
①生成Fe（OH）₂反應：FeSO₄+2NaOH═Fe（OH）₂↓+↓+Na₂SO₄．
②白色沉淀變?yōu)榛揖G色的原因之一是部分Fe（OH）₂接觸空氣氧化生成Fe（OH）₃，反
應的化學方程式4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．生成的Fe（OH）₃分解為Fe₂O₃．
（三）鐵的冶煉
化學興趣小組同學在實驗室里利用碳和氧化鐵反應模擬煉鐵，得到了無色氣體A和黑色粉末B，并探究兩者的成分．

甲組同學對無色氣體A的成分進行探究．
【猜想與假設】
猜想1：A中只有CO₂；  猜想2：A中只有CO；  猜想3：A中有CO₂和CO．
【實驗驗證】
甲組同學按如下圖示進行實驗（箭頭表示氣體流向，NaOH溶液是除去氣體中的CO₂）．

【討論交流】
實驗證實猜想3正確，則：
（5）Ⅰ中澄清石灰水的作用是檢驗CO₂，能證明猜想3成立的現(xiàn)象是變渾濁．
（6）Ⅲ中反應的化學方程式CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂．
乙組同學對黑色粉末B的成分進行探究．
【查閱資料】
①碳（或一氧化碳）還原氧化鐵的固體產物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵．
②碳（或一氧化碳）還原氧化鐵的產物成分與反應溫度、反應時間等因素有關．

物質 性質	四氧化三鐵	氧化亞鐵	氧化鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	紅色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	不能	能

【初步實驗與猜想】
（7）小組同學將反應后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和氧化亞鐵（或FeO）．
（8）進行猜想：黑色固體粉末可能是：
猜想一：全部是Fe；猜想二：全部是Fe₃O₄；猜想三：是Fe和Fe₃O₄的混合物．
【進一步實驗】該小組按如下圖裝置設計并實驗，測得下列數(shù)據：

①應前稱取6.0g黑色粉末B加入玻璃管內（玻璃管的質量為60.0g）；
②充分反應后管內固體全部是鐵，玻璃管和管內固體的總質量64.4g（已冷卻到室溫）．
【得出結論】
（9）根據上述數(shù)據，經計算得出該黑色粉末B中Fe₃O₄質量為5.8g．
【反思與評價】碳（或一氧化碳）還原氧化鐵的實驗中，若要得到鐵可適當提高反應溫度和延長反應時間．

Answer 1

分析 （一）根據金屬的活動性來分析；根據材料的分類來分析；首先根據反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據化學方程式的書寫方法、步驟（寫、配、注、等）進行書寫即可．根據生銹的條件考慮防銹的措施；
（二）根據金屬的化學性質以及反應類型的判斷、氫氣的驗純來分析；根據反應的原理來書寫方程式；根據亞鐵離子的檢驗方法來分析；
（三）（5）根據檢驗二氧化碳的方法來分析；根據一氧化碳的性質來分析；
（6）在加熱的條件下，一氧化碳與氧化銅反應生成銅和二氧化碳；
【初步實驗與猜想】
（7）根據題意黑色固體粉末全部能被吸引分析不可能含有的物質；
（8）根據鐵和四氧化三鐵都是黑色、都能被磁鐵吸引，對黑色粉末進行猜想．
（9）根據題干信息可知，加熱反應后，固體減少的質量為氧元素的質量求出四氧化三鐵的質量．

解答 解：（一）1、Cu、Fe、Al三種金屬的活動性由強到弱的順序是Al、Fe、Cu；故填：Al、Fe、Cu；
2、①鋼和生鐵屬于金屬材料、聚乙烯塑料屬于有機合成材料，不包括無機非金屬材料；故填：B；
②鐵生銹的條件是與氧氣和水共同接觸，只要將鐵制品與水或氧氣隔絕就行了，所以在鐵制品表面涂油、噴漆即可；故填：涂油（答案合理即可）；
（二）（3）鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，是由一種單質與一種化合物反應生成新的單質與新的化合物，屬于置換反應，氫氣具有可燃性，若不純點燃可能會發(fā)生爆炸，所以點燃氫氣之前，一定要驗純；故填：置換反應；驗純；
（4）①硫酸亞鐵與氫氧化鈉發(fā)生復分解反應生成氫氧化亞鐵和硫酸鈉，化學方程式為：：2NaOH+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；
②氫氧化亞鐵、水與氧氣反應生成氫氧化鐵；故填：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（三）（5）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，所以Ⅰ中澄清石灰水是用來檢驗氣體中是否含有二氧化碳，故填：檢驗CO₂；
若氣體A是一氧化碳與二氧化碳的混合物，則會觀察到Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，在加熱的條件下，一氧化碳能將黑色的氧化銅還原為紅色的銅，同時生成二氧化碳，觀察到Ⅳ中澄清石灰水變渾濁，故填：Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，Ⅲ中黑色固體變?yōu)榧t色（或I、Ⅳ中澄清石灰水均變渾濁）；
（2）在加熱的條件下，一氧化碳與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，化學方程式為：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，故填：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
【初步實驗與猜想】
（7）由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化鐵和氧化亞鐵．故填：氧化亞鐵（或FeO）；
（8）由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，黑色固體粉末可能是全部為鐵或全部為四氧化三鐵或四氧化三鐵與鐵粉的混合物．故填：Fe和Fe₃O₄的混合物；
（9）根據題干信息可知，加熱反應后，固體減少的質量為氧元素的質量，即60.0g+6g-64.4g=1.6g，四氧化三鐵的質量為：1.6g÷$\frac{16×4}{56×3+16×4}$=5.8g
答案：
（一）（1）Al  Fe   Cu；
 （2）B；   刷油；
（二）（3）置換；  驗純；（4）Na₂SO₄ 4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe（OH）₃
（三）（5）檢驗CO₂；變渾濁；【I 變渾濁，III中固體變紅，合理就行】
（6）CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂； 
（7）氧化亞鐵（或FeO）；
（8）Fe和Fe₃O₄；
（9）5.8．

點評 本題綜合性較強，較全面的考查了一氧化碳還原氧化鐵，尤其是利用數(shù)據對混合物的判斷增加了試題難度，掌握反應前后元素的質量不變，并會結合化學式分析即可順利解答．