Question

4．鐵及其化合物在國民經濟、日常生活中占有非常重要的地位，了解鐵及其化合物的性質和用途非常重要．請回答下列問題：
（1）鐵在自然界中以化合態存在，其氧化物呈黑色的是FeO、Fe₃O₄，呈紅棕色的是Fe₂O₃（填寫化學式）．
（2）鐵在純氧氣中燃燒的化學方程式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
紅熱的鐵片投入水中，表面生成一層黑色晶體，反應的化學方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（3）鐵合金有下列數據：

鋼
碳素鋼（Fe、C、Mn、Si）			合金鋼
低碳鋼	中碳鋼	高碳鋼	碳素鋼+Cr、Mn、W、Ni、Co等
含碳量＜0.3%	含碳量0.3%～0.6%	含碳量＞0.6%
韌性好，強度低	韌性好、強度好	硬而脆	具有特殊性能

取25g某碳素鋼樣品，按下列實驗流程進行操作：

①A、B的作用是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，
②充分加熱完全反應后，D裝置質量增加0.33g，該樣品屬于中碳鋼．
③沒有A、B裝置，實驗結果偏高（填“偏高”“偏低”“不影響”）

Answer 1

分析 （1）根據鐵的活潑性和其氧化物的性質來判斷；
（2）磁性氧化鐵是四氧化三鐵，生成四氧化三鐵的反應有鐵在氧氣中點燃和鐵在水蒸氣下高溫反應制得；
（3）①根據實驗目的回答；
②根據實驗原理，D裝置質量增加0.33g即生成的二氧化碳的質量，再根據碳守恒計算；
③沒有AB，則二氧化碳變大，則含碳量變大．

解答 解：（1）根據鐵在空氣中易被氧化，故鐵是以化合態存在；其氧化物呈黑色的是FeO、Fe₃O₄，氧化物中顏色是紅色的是Fe₂O₃，故答案為：化合；FeO、Fe₃O₄；Fe₂O₃；
（2）磁性氧化鐵是四氧化三鐵，生成四氧化三鐵的反應有3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（3）①根據實驗原理分析，進入樣品的空氣不能含二氧化碳和水蒸氣，所以AB的作用就是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，故答案為：除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
②根據實驗原理，D裝置質量增加0.33g即生成的二氧化碳的質量，再根據碳守恒則樣品中的碳的質量為：$\frac{033}{44}$×12=0.09g，碳的質量分數為$\frac{0.09}{25}$×100%=0.36%
所以為中碳鋼，故答案為：中碳；
③沒有AB，則二氧化碳偏大，則含碳量偏高，故答案為：偏高．

點評 本題考查無機物推斷，屬于開放性題目，需要學生熟練掌握元素化合物知識，中計算關鍵清楚個階段發生的反應，注意利用守恒思想解答，難度中等．