Question

12．合金材料的研究與工業生產的發展關系密切．
（1）請寫出鐵的一種常見合金材料的名稱．生鐵（或鋼）；鐵片有“熱脹冷縮”現象在因為隨著溫度的變化，鐵原子之間的距離會發生改變．
（2）金屬元素在自然界中，通常以伴生狀態存在．如常見的食鹽水中就含有一定量的Ca²⁺和Mg²⁺，若依次向其中加入過量的Na₂CO₃和NaOH溶液，可以除去其中的Ca²⁺和Mg²⁺．接下來的操作是向過濾得到的濾液中加入適量的稀鹽酸，加稀鹽酸的目的是除去過量的NaOH和Na₂CO₃．
（3）如圖是探究煉鐵原理的實驗裝置．
①實驗時A裝置中能夠觀察到的現象是固體由紅棕色變成黑色．如果B裝置中的氫氧化鈉溶液是過量的，實驗結束后去少量B裝置中的溶液，滴加過量的BaCI₂溶液，可觀察到的現象是有白色沉淀生成．接下來在所得到的溶液中，滴加紫色石蕊試液，可觀察到的現象是溶液呈現藍色．
②上述實驗結束后，測得B裝置共增重2.2g，則A裝置中被還原的氧化鐵的質量是多少？

Answer 1

分析 （1）根據常見的鐵合金以及原子的特征來分析；
（2）根據除雜質的方法與步驟來分析；
（3）①根據煉鐵的實驗現象、鹽的化學性質以及溶液的酸堿性來分析；
②根據B裝置增重的質量為生成二氧化碳的質量，利用化學方程式計算出氧化鐵的質量即可．

解答 解：（1）生鐵和鋼是最常見的兩種鐵合金，鐵原子之間的距離隨著溫度的改變而改變，所以鐵片有“熱脹冷縮”現象；故填：生鐵（或鋼）；鐵原子之間的距離；
（2）加入過量的氫氧化鈉溶液可以除去其中的鎂離子，將其轉化為氫氧化鎂沉淀，但加入過量的Na₂CO₃和NaOH溶液后，氯化鈉溶液中又存在了多余的碳酸根離子與氫氧根離子，此時加入適量的鹽酸，以除去過量的NaOH和Na₂CO₃；故填：NaOH；除去過量的NaOH和Na₂CO₃；
（3）①在高溫的條件下，一氧化碳將氧化鐵還原為鐵，所以觀察到玻璃管內的紅棕色粉末慢慢變成黑色；二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，因為B裝置中的氫氧化鈉溶液是過量的，實驗結束后的B裝置溶液中有碳酸鈉和氫氧化鈉兩種溶質，取少量B裝置中的溶液，滴加過量的BaCl₂溶液，氯化鋇與碳酸鈉反應生成碳酸鋇白色沉淀和氯化鈉，溶液仍含有氫氧化鈉，顯堿性，滴加紫色的石蕊試液變藍色；故填：固體由紅棕色變成黑色；有白色沉淀生成；溶液呈現藍色；
②解：設氧化鐵的質量為x，則
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
         160                     132
           x                       2.2g
$\frac{160}{132}=\frac{x}{2.2g}$
x≈2.7g
答：被還原的氧化鐵的質量是2.7g．

點評 本題通過一氧化碳還原氧化鐵的反應，考查相關化學反應式的書寫和計算，要同學們具有綜合的化學知識，才可做好此題．