Question

9．鐵是現代化學工業的基礎，人類進步所必不可少的金屬材料．
（1）看圖1回答，鐵元素的原子序數為26，相對原子質量為55.85．
亞鐵離子（Fe²⁺）的核外電子數為24，質子數為26．
（2）健康人體內，總量4～5g的鐵元素主要以化合物（選填“單質”、“化合物”）形式存在，缺鐵會患上c（填字母）．
a．骨質疏松    b．甲狀腺疾病    c．貧血癥    d．侏儒癥
【實驗一】興趣小組通過圖2實驗研究鐵的冶煉
（3）試寫出一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵的化學反應方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）實驗一段時間后，觀察到B處澄清石灰水變渾濁；
A處紅棕色固體變為黑色，小明將所得的黑色固體物質放入足量的稀硫酸中，發現有少量氣泡．寫出反應的化學方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，說明黑色固體物質c（填字母）．
a．不含鐵    b．一定全部是鐵    c．含有鐵
【資料1】已知鐵的氧化物均能逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵．
Fe₂O₃$\stackrel{400℃～500℃}{→}$Fe₃O₄$\stackrel{600℃～680℃}{→}$FeO$\stackrel{700℃～800℃}{→}$Fe 
【資料2】實驗研究表明：該實驗得到是四氧化三鐵與鐵粉的混合物
【實驗二】研究后興趣小組用圖3實驗研究實驗一所得黑色粉末中單質鐵的質量分數
【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，但吸收能力比石灰水強
（5）從安全與規范的角度考慮，裝置C后面應連接D（選填裝置序號）
（6）鐵與四氧化三鐵的混合物10g充分反應后，玻璃管中剩余固體（單質鐵）的質量為7.6g．請計算10g黑色粉末中單質鐵的質量分數．

Answer 1

分析 （1）根據元素周期表的信息以及離子形成過程來分析；
（2）根據元素在人體內的存在形式以及鐵元素與人體健康的關系來分析；
（3）根據反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫；
（4）根據二氧化碳的性質來分析；
（5）根據鐵的化學性質來分析；
（6）根據尾氣中含有一氧化碳來分析；
（7）由混合物的質量和固體減少的質量根據四氧化三鐵和一氧化碳反應的化學方程式可知固體減少的質量就是四氧化三鐵中氧元素的質量，根據氧元素的質量從而求出四氧化三鐵的質量進而求出混合物中鐵的質量分數．

解答 解：（1）鐵的原子序數為26，相對原子質量為55.85；，故填：26；55.85；
在原子中原子序數=質子數=核外電子數，故鐵原子有26個電子，形成亞鐵離子時失去了2個電子，故亞鐵離子還有24個電子但是質子數不變，故填：24；26；
（2）元素在人體內主要是以化合物的形式存在的，缺鐵易患貧血，故填：化合物；c；
（3）一氧化碳還原氧化鐵，主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）產生的二氧化碳與氫氧化鈣反應生成了碳酸鈣白色沉淀和水，故填：渾濁；
（5）鐵能與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，此現象說明黑色固體中含有鐵，但不一定全部是鐵．故填：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；c；
（6）尾氣中含有有毒的一氧化碳氣體，不能直接排放到空氣中，需將其點燃處理，故填：D；
（7）解：設四氧化三鐵的質量為x，由四氧化三鐵和一氧化碳反應的化學方程式可知固體減少的質量就是四氧化三鐵中氧元素的質量可知：
Fe₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂        減少的質量
232                           232-168=64
x                           10g-7.6g=2.4g
$\frac{232}{64}=\frac{x}{2.4g}$
x=8.7g
則混合物中鐵的質量分數為：$\frac{10g-8.7g}{10g}×100%$=13%
答：10g黑色粉末中單質鐵的質量分數為13%．

點評 本題主要考查有關化學方程式的計算，難度較大．解答本題的關鍵是找到物質間的差量，運用差量法來求解．