Question

鋼鐵是使用最多的金屬材料。

（1）鐵制品銹蝕的過(guò)程，實(shí)際上是鐵與            發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。鋁比鐵活潑，但鋁具有很好的抗腐蝕性能，其原因是                                      。

（2）將磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）冶煉成鐵的化學(xué)方程式是                          。生鐵冶煉成鋼的過(guò)程中，含碳量適當(dāng)            （選填“升高”或“降低”）。

（3）實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的尾氣是CO和CO₂的混合氣體�，F(xiàn)欲利用右圖裝置將該混合氣體進(jìn)行分離，圖中a、b、c、d均為活塞。

①檢查裝置的氣密性。

甲、乙、丙裝置內(nèi)放入一定量水，使長(zhǎng)導(dǎo)管口浸沒(méi)在水面以下，關(guān)閉b、c，打開(kāi)a、d，并在最右端導(dǎo)管口接注射器。當(dāng)向外緩慢拉動(dòng)注射器活塞時(shí)，如果整套裝置氣密性良好，則能觀察到的現(xiàn)象是                                      。

②分離CO和CO₂的混合氣體。

可供選擇的試劑有：稀硫酸、濃硫酸、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水。

步驟Ⅰ：關(guān)閉b、c，打開(kāi)a、d，緩緩?fù)ㄈ牖旌蠚怏w，甲中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

                         ；若乙裝置中的現(xiàn)象是            ，說(shuō)明甲裝置中的反應(yīng)是充分的；丙中試劑為         。通過(guò)此步實(shí)驗(yàn)，分離出的氣體是          。

步驟Ⅱ：關(guān)閉        ，打開(kāi)        ，讓分液漏斗中的稀硫酸緩緩流下至不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，關(guān)閉b。通過(guò)此步實(shí)驗(yàn)，即可分離出另一種氣體。

（4）鐵元素可以形成3種氧化物，分別是FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄。取29g由鐵和氧兩種元素組成的固體樣品，在高溫時(shí)與足量CO充分反應(yīng)，生成的氣體被足量澄清石灰水吸收，得到50g沉淀。由此分析，原樣品可能是        （選填字母）。

A．Fe₂O₃            B．Fe₃O₄             C．FeO和Fe₃O₄的混合物    D．Fe₂O₃和FeO的混合物

 

Answer 1

【答案】

（1）空氣中的氧氣、水蒸氣等

鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化

（2）4CO + Fe₃O₄高溫3Fe + 4CO₂   降低

（3）①甲、乙、丙裝置內(nèi)長(zhǎng)導(dǎo)管口均有氣泡冒出

②步驟Ⅰ：2NaOH + CO₂      Na₂CO₃ + H₂O   石灰水未變渾濁   濃硫酸    CO

步驟Ⅱ：a、d    b、c

（4）BD

【解析】

試題分析：（1）鐵在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵跟氧氣和水共同作用的結(jié)果；鋁在空氣中易與氧氣反應(yīng)，在其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，阻止了鋁進(jìn)一步被氧化，所以鋁具有很好的抗腐蝕性能。

（2）將磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）冶煉成鐵的過(guò)程，是一氧化碳與Fe₃O₄反應(yīng)生成鐵和二氧化碳的過(guò)程，故反應(yīng)的化學(xué)方程式是4CO + Fe₃O₄高溫3Fe + 4CO₂；由于生鐵的含碳量比鋼的含碳量高，故生鐵冶煉成鋼的過(guò)程中，含碳量會(huì)降低。

（3）①裝置氣密性檢查的原理是：通過(guò)氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來(lái)判斷裝置氣密性的好壞；故向外拉活塞時(shí)廣口瓶中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，外界大氣壓會(huì)迫使外邊的空氣通過(guò)a進(jìn)入錐形瓶，再依次進(jìn)入乙、丙，故可見(jiàn)甲、乙、丙裝置內(nèi)長(zhǎng)導(dǎo)管口均有氣泡冒出。

②由于本實(shí)驗(yàn)要分離CO和CO₂的混合氣體，故，

步驟Ⅰ：關(guān)閉b、c，打開(kāi)a、d后，甲裝置可裝氫氧化鈉溶液先把二氧化碳反應(yīng)掉，方程式為2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；根據(jù)題意，乙裝置是用來(lái)檢驗(yàn)第一步是不是已經(jīng)把二氧化碳完全吸了，故乙裝置中應(yīng)裝澄清石灰水，且無(wú)渾濁現(xiàn)象發(fā)生，即說(shuō)明甲裝置中的反應(yīng)是充分的；而丙裝置是用來(lái)干燥CO氣體的，故要用濃硫酸，實(shí)驗(yàn)后收集到的氣體是一氧化碳。

步驟Ⅱ：由于步驟Ⅰ中二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)會(huì)生成了碳酸鈉，故當(dāng)分液漏斗中的稀硫酸緩緩流下后，會(huì)與碳酸鈉反應(yīng)再次生成二氧化碳，為防止二氧化碳被消耗，不應(yīng)該讓其通入到乙裝置中，所以要關(guān)閉活塞a、d，打開(kāi)活塞b、c。

（4）根據(jù)題意，鐵的氧化物在高溫時(shí)與足量CO充分反應(yīng)，生成鐵和二氧化碳，其中二氧化碳被足量澄清石灰水吸收，得到50g沉淀。故可通過(guò)沉淀的質(zhì)量，結(jié)合二氧化碳與澄清石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式，計(jì)算出反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量，再根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量求出氧化物中氧元素的質(zhì)量，從而得出鐵、氧的質(zhì)量比；最后根據(jù)三種氧化物中各自的鐵、氧的質(zhì)量比進(jìn)行分析比較即可。

解，設(shè)鐵的氧化物與足量CO反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量為x

Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O

44  100

x   50g

44:100=x:50g

解得，x=22g

根據(jù)題意可知，鐵的氧化物被CO還原生成了鐵，即氧化物的氧被CO奪去，由此可知，氧化物中的氧元素的質(zhì)量=22g×=8g，

則29g氧化物中的鐵元素的質(zhì)量=29g-8=21g，

即氧化物中的鐵元素與氧元素的質(zhì)量比=21:8

FeO中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比=56:16=7:2=21:6，

Fe₂O₃中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比=（56×2）:（16×3）=7:3=21:9，

Fe₃O₄中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比=（56×3）:（16×4）=21:8，

故原樣品可能是Fe₃O₄或Fe₂O₃和FeO的混合物。故選BD

考點(diǎn)：金屬的化學(xué)性質(zhì)，金屬銹蝕的條件及其防護(hù)，書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，生鐵與鋼，檢查裝置的氣密性，混合物的分離方法，氣體的凈化（除雜），氣體的干燥（除水），根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，研究物質(zhì)組成

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)探究，要熟記物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和探究，并通過(guò)觀察、記錄和分析的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，來(lái)驗(yàn)證該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等。在研究物質(zhì)組成時(shí)，通過(guò)定性的探究實(shí)驗(yàn)不能確定某組成成分時(shí)，可通過(guò)定量研究加以判斷；定量研究時(shí)，質(zhì)量守恒思想是進(jìn)行推斷的根本依據(jù)。