Question

【題目】鐵是現(xiàn)代化學工業(yè)的基礎(chǔ)，人類進步所必不可少的金屬材料。
（1）下圖為鐵元素在元素周期表中的信息，鐵元素的原子序數(shù)為 ， 亞鐵離子(Fe2＋)的核外電子數(shù)為。

（2）健康人體內(nèi)，總量4～5g的鐵元素主要以(選填“單質(zhì)”、“化合物”)形式存在，缺鐵會患上（填字母）。
a.骨質(zhì)疏松 b.甲狀腺疾病 c.貧血癥 d.侏儒癥
（3）【實驗一】興趣小組通過下圖實驗研究鐵的冶煉

【資料1】已知鐵的氧化物均能逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵。

【資料2】實驗研究表明：該實驗得到的是四氧化三鐵與鐵粉的混合物
①試寫出一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵的化學反應(yīng)方程式 ；
②實驗一段時間后，觀察到A處B處現(xiàn)象分別是； ， 小明將所得的黑色固體物質(zhì)放入足量的稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)有少量氣泡。寫出產(chǎn)生氣泡反應(yīng)的化學方程式 ， 說明黑色固體物質(zhì)（填字母）。
a.不含鐵 b.一定全部是鐵 c.含有鐵
（4）【實驗二】興趣小組用下圖實驗研究實驗一所得黑色粉末中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)

【資料3】氫氧化鈉溶液和石灰水類似都可以與二氧化碳反應(yīng)，且吸收能力比石灰水強
①從安全與規(guī)范的角度考慮，裝置C后面應(yīng)連接(選填裝置序號D或E)，B裝置的作用是。
②鐵與四氧化三鐵的混合物10 g充分反應(yīng)后，玻璃管中剩余固體(單質(zhì)鐵)的質(zhì)量為8.4g。請計算10 g黑色粉末中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù) 。
（5）【實驗三】興趣小組為探究生鐵中鐵的含量（生鐵中只考慮鐵，碳），設(shè)計有關(guān)方案,取0.58克生鐵放于試管中，實驗中將注射器內(nèi)76毫升稀硫酸（足量）完全注入試管中。當試管中不再產(chǎn)生氣泡時立刻讀數(shù)得到量筒中水的體積為300毫升。已知實驗條件下氫氣的密度為0.09g/L。

①計算生鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)?（寫出計算過程，氫氣質(zhì)量保留兩位小數(shù)，結(jié)果保留到0.1℅）
②上述方法測得的生鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)偏小，可能的原因是
A．沒等裝置冷卻就讀數(shù) B．生鐵中含有少量鋅
C．試管中有氫氣沒有排出 D. 將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾

Answer 1

【答案】
（1）26,24
（2）化合物,c
（3）Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,紅棕色固體變黑,澄清石灰水變渾濁,Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑,c
（4）E,防止倒吸,安全瓶,42%
（5）96.6%,BD
【解析】（1）由圖示可知，鐵的原子序數(shù)為26，亞鐵離子是鐵原子失去兩個電子形成的，所以其核外電子數(shù)為24；（2）健康人體內(nèi)，總量4～5g的鐵元素主要以化合形式存在，缺鐵易患貧血；（3）一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；實驗一段時間后A處紅色固體會變成黑色，B處澄清石灰水變渾濁；因生成的黑色固體為鐵，所以放入硫酸中，鐵與硫酸反應(yīng)會生成硫酸亞鐵和氫氣；（4）裝置C可將尾氣中的二氧化碳除去且將一氧化碳收集起來，所以應(yīng)連接E裝置以接收C中排出的液體；B裝置是空瓶，作用是防止倒吸；
四氧化三鐵中氧元素質(zhì)量為10g-8.4g=1.6g，則四氧化三鐵質(zhì)量為1.6g=5.8g，則單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)為=42%；（5）生成氫氣質(zhì)量為（0.3-0.076）L0.09g/L＝0.02g
設(shè)鐵的質(zhì)量為x
Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑
56 2
x 0.02g
56:2=x:0.02g
x=0.56g
則單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)為
等質(zhì)量的鋅比鐵產(chǎn)生氫氣質(zhì)量少，所以生鐵中含有少量鋅會使得計算鐵的質(zhì)量分數(shù)偏小，原試管中有部分空氣，所以反應(yīng)結(jié)束后試管內(nèi)留有的氫氣不影響測得氫氣的體積在小，即不影響測得鐵的質(zhì)量分數(shù)；將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾，則會有少量氫氣進入注射器中，使得測得氫氣體積偏小，計算鐵的質(zhì)量分數(shù)偏小。

【考點精析】關(guān)于本題考查的金屬材料的選擇依據(jù)和一氧化碳還原氧化鐵，需要了解黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金．重金屬：如銅、鋅、鉛等；有色金屬輕金屬：如鈉、鎂、鋁等；有色金屬：通常是指除黑色金屬以外的其他金屬；原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來才能得出正確答案．