Question

鐵是容易生銹的金屬，世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%～40%．

（1）同學(xué)們用圖1所示裝置探究鐵生銹的條件，將干燥的氧氣通入A、B瓶內(nèi)，大約經(jīng)4～5min，A處的鐵絲依然光亮，而B處的鐵絲表面變暗，C中鐵絲依然光亮．A、B進(jìn)行對比，現(xiàn)象不同，說明鐵生銹與    有關(guān)．B、C處的現(xiàn)象對比說明，決定鐵生銹快慢的一個(gè)重要因素是    ．
（2）下列方法不能除去鐵制品表面鐵銹的是   
A．用氫氧化鈉溶液浸泡      B．用稀鹽酸浸泡      C．用砂紙打磨       D．用廁所清潔劑（pH=1）洗
（3）請你列舉一種防止鐵生銹的措施    ．
（4）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將鐵銹再生為鐵，可利用圖2所示裝置，請回答：
①實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該先通入CO，后加熱，其目的是    ．
②在裝置b處再放置一盞燃著的酒精燈，其目的是    ．
③鐵銹的主要成分氧化鐵再生為鐵的化學(xué)方程式為    ．
（5）學(xué)校實(shí)驗(yàn)室從校辦廠拉回一桶含有FeSO₄、CuSO₄的廢液，同學(xué)們想從中回收金屬銅和硫酸亞鐵晶體，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案．結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案回答下列問題：?

步驟①中，金屬X是    ，?步驟②中，加入過量稀硫酸的目的是    ，證明步驟②中硫酸已過量的以下方法合理的是   
A．加入硫酸后，立即測出溶液的pH小于7   
B．充分反應(yīng)后，取少量溶液加鐵時(shí)有氣泡產(chǎn)生
C．充分反應(yīng)后，取少量溶液滴加氯化鋇溶液時(shí)有沉淀產(chǎn)生．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)鐵生銹的條件通過實(shí)驗(yàn)比較可以判斷影響鐵生銹的因素和速率；
（2）除銹的方法常見的有化學(xué)法-酸洗法和物理打磨法；
（3）根據(jù)防銹的措施分析：阻止鐵的生銹；
（4）根據(jù)冶煉鐵的注意事項(xiàng)分析結(jié)合一氧化碳的可燃性及毒性分析并寫出反應(yīng)的方程式；
（5）由于目的是獲得銅單質(zhì)和硫酸亞鐵，所以需要將銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)，而溶液中需要的是硫酸亞鐵而不能引入新的雜質(zhì)，所以加入的能夠?qū)�銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)的只能是單質(zhì)鐵；由于加入的鐵是過量的，加入過量稀硫酸的目的是除去銅中的鐵，將金屬混合物中的鐵全部轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵；
要證明硫酸過量，可以從硫酸的性質(zhì)結(jié)合選項(xiàng)分析．
解答：解：（1）將干燥的氧氣通入A、B瓶內(nèi)，大約經(jīng)4～5min，A處的鐵絲依然光亮，而B處的鐵絲表面變暗，是因?yàn)锳處的鐵絲沒有與水接觸，而B處的鐵絲既和氧氣接觸又和水接觸，所以B處生銹，通過A、B對比說明鐵生銹與氧氣和水有關(guān)；B、C處的鐵絲都與水和氧氣接觸，不同的是B處的氧氣濃度比C處的氧氣濃度大，導(dǎo)致B處的鐵生銹快，說明鐵生銹快慢與氧氣的濃度有關(guān)；
（2）鐵銹的成分是氧化鐵能夠和酸性物質(zhì)反應(yīng)，其中B和C溶液都顯酸性，因此可以除銹；A是氫氧化鈉顯堿性，和氧化鐵不反應(yīng)，因此不能除銹；C用砂紙打磨屬于物理除銹法，故可以，故不正確的是A；
（3）鐵與水和氧氣同時(shí)接觸時(shí)容易生銹，當(dāng)鐵與水、氧氣隔絕時(shí)不容易生銹，所以保持表面干燥、涂油漆可以使鐵制品與水和氧氣隔絕或加工成耐腐蝕的合金等；
（4）①因?yàn)橐谎趸�碳具有可燃性，若含有空氣點(diǎn)燃時(shí)容易發(fā)生爆炸，因此實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該先通入CO，后加熱，其目的是：排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；
②因?yàn)橐谎趸�碳是有毒的氣體，因此要把多余的一氧化碳進(jìn)行尾氣處理，因此在裝置b處再放置一盞燃著的酒精燈，其目的是：點(diǎn)燃沒有反應(yīng)的CO，防止污染空氣；
③氧化鐵再生為鐵可以通過還原劑如一氧化碳進(jìn)行還原，反應(yīng)的方程式為：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；
（5）由題意可知，由于需要將銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)，而溶液還必須為硫酸亞鐵，即不能引入新的雜質(zhì)，所以可以加入鐵將銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄ ═FeSO₄ +Cu；步驟②中，加入過量稀硫酸的目的是除去銅中的鐵，；
A．若硫酸過量，pH小于7，但加入硫酸后，沒等充分反應(yīng)而是立即測出溶液的pH小于7，不能說明硫酸過量，因此錯(cuò)誤；   
B．充分反應(yīng)后，則取少量溶液加鐵時(shí)有氣泡產(chǎn)生，說明硫酸過量是正確的；
C．充分反應(yīng)后，取少量溶液滴加氯化鋇溶液時(shí)有沉淀產(chǎn)生，說明含有硫酸根離子，但硫酸根離子可能來自于硫酸亞鐵中的硫酸根離子；
故選擇：B；
故答案為：（1）氧氣和水；   與氧氣的濃度有關(guān)；
（2）A；
（3）保持表面干燥、涂保護(hù)膜、制成合金；
（4）①排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；
②點(diǎn)燃沒有反應(yīng)的CO，防止污染空氣；③Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；
（5）Fe；將金屬混合物中的鐵全部轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵； B．
點(diǎn)評(píng)：本題屬于鐵生銹、鐵的冶煉及回收的實(shí)驗(yàn)探究，綜合性較強(qiáng)，需要掌握相關(guān)的知識(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究的目的逐項(xiàng)分析，得出結(jié)論．