Question

【題目】目前，我國鋼鐵產量居世界第一，為國民經濟的發展奠定了堅實的基礎。

（一）鐵的廣泛應用

某品牌的麥片中含微量鐵粉，食用后可在胃酸的作用下轉化為人體可吸收的鐵元素，反應的化學方程式為 。

（二）鐵銹成分的探究

（1）右圖為某興趣小組探究鐵生銹的三個實驗，最先觀察到鐵銹的是 （選填序號）。

（2）.鐵生銹的主要過程為：Fe Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O

次要過程為：Fe FeCO3

寫出Fe Fe(OH)2反應的化學方程式 。

（3）.鐵銹組成成分的確定

某鐵銹成分為Fe2O3·xH2O和FeCO3。為確定其組成，興趣小組稱取此鐵銹樣品25.4g，在科研人員的指導下用下圖裝置進行實驗。

【查閱資料】①Fe2O3·xH2O失去結晶水溫度為110℃，FeCO3在282℃分解為FeO和CO2。②溫度高于500℃時鐵的氧化物才能被CO還原。③堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣。

①裝配好實驗裝置后，首先要 。

②裝置A中的反應為：H2C2O4 (草酸) CO↑+CO2↑+H2O。通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應盛放 （選填序號）。

a．濃硫酸 b．澄清的石灰水 c．氫氧化鈉溶液

③現控制D裝置中的溫度為300℃對鐵銹進行熱分解，直至D裝置中剩余固體質量不再變化為止，冷卻后裝置E增重3.6g，裝置F增重2.2g。

則樣品中FeCO3的質量m(FeCO3)＝ g，x＝ 。

④若缺少G裝置，測得的m(FeCO3) （選填“偏大”、“偏小”、“不變”，下同），

x的值會 。

（三）煉鐵過程的探究

⑴.寫出工業上用赤鐵礦（主要成分Fe2O3）煉鐵主要原理的化學方程式 。

【查閱資料】用CO還原Fe2O3煉鐵的過程大致分為三個階段：

階段1：3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO2

階段2：Fe3O4＋CO3FeO＋CO2

階段3：FeO＋COFe＋CO2

⑵.將上述300℃熱分解后的D裝置中剩余固體繼續分階段升溫，進行CO還原鐵的氧化物煉

鐵過程的探究。加熱時測定D中剩余固體質量隨溫度變化的曲線如右圖所示。圖中M點對應的a＝ 。

Answer 1

【答案】㈠Fe+2HClFeCl2+H2↑

㈡⑴C⑵2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2⑶①查裝置的氣密性②c③5.8、2④偏大、偏大

㈢①Fe2O3+3CO2Fe+3CO2②18

【解析】

試題分析：㈠ 胃酸的主要成分是鹽酸，可與鐵發生置換反應，反應方程式為：Fe+2HClFeCl2+H2↑

㈡⑴鐵與氧氣、水同時接觸時容易生銹，與鹽、酸接觸時更容易生銹，故選C；

⑵鐵與氧氣和水同時反應生成氫氧化亞鐵，反應方程式為：2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2；

⑶①裝配好實驗裝置后，先檢查裝置的氣密性，再進行實驗；②要得到干燥、純凈的一氧化碳，應先去除二氧化碳，再進行干燥，故B瓶中應該裝的是吸收二氧化碳的物質，選c；③濃硫酸有吸水性，堿石灰會與二氧化碳反應，加熱到了300℃，一氧化碳不會還原氧化鐵，濃硫酸增加的質量是水的質量，來自鐵銹，堿石灰增加的質量來自碳酸亞鐵分解生成的二氧化碳，所以依據碳元素守恒進行計算，設碳酸亞鐵的質量為y，，y=5.8g；由此可知，Fe2O3·xH2O的質量為25.4g－5.8g=19.6g，根據氫元素守恒，，x=2；④G裝置中的堿石灰能吸收空氣中的二氧化碳和水，若缺少G裝置，會導致F裝置中收集的二氧化碳的質量偏大，從而測得的FeCO3的質量偏大；Fe2O3·xH2O中x偏大。

㈢①工業上用赤鐵礦煉鐵的化學方程式為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

②根據題意可知，加熱到300℃，FeCO3分解為FeO，繼續升溫，一氧化碳還原鐵的氧化物，加熱到700℃，氧化鐵被一氧化碳還原為氧化亞鐵，故M點的質量為碳酸亞鐵分解與氧化鐵被還原得到的氧化亞鐵之和。 根據鐵元素守恒，設碳酸亞鐵分解生成的氧化亞鐵的質量為m，

FeCO3～FeO

116 72

5.8g m

m=3.6g

Fe2O3·2H2O的質量為19.6g，Fe2O3的質量為，

設氧化鐵生成的氧化亞鐵的質量為n

Fe2O3～2FeO

160 2×72

16g n

n=14.4g

所以M點對應的a=3.6g+14.4g=18g