Question

钢铁是使用最多的金属材料．
（1）铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与______发生化学反应的过程．铝比铁活泼，但铝具有很好的抗腐蚀性能，其原因是______．
（2）将磁铁矿（主要成分是Fe₃O₄）冶炼成铁的化学方程式是______．生铁冶炼成钢的过程中，含碳量适当______（选填“升高”或“降低”）．
（3）实验室模拟炼铁原理进行实验，得到的尾气是CO和CO₂的混合气体．现欲利用如图装置将该混合气体进行分离，图中a、b、c、d均为活塞．
①检查装置的气密性．
甲、乙、丙装置内放入一定量水，使长导管口浸没在水面以下，关闭b、c，打开a、d，并在最右端导管口接注射器．当向外缓慢拉动注射器活塞时，如果整套装置气密性良好，则能观察到的现象是______．
②分离CO和CO₂的混合气体．
可供选择的试剂有：稀硫酸、浓硫酸、氢氧化钠溶液、澄清石灰水．
步骤Ⅰ：关闭b、c，打开a、d，缓缓通入混合气体，甲中发生反应的化学方程式为
______；若乙装置中的现象是______，说明甲装置中的反应是充分的；丙中试剂为______．通过此步实验，分离出的气体是______．
步骤Ⅱ：关闭______，打开______，让分液漏斗中的稀硫酸缓缓流下至不再产生气泡时，关闭b．通过此步实验，即可分离出另一种气体．
（4）铁元素可以形成3种氧化物，分别是FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄．取29g的固体样品，在高温时与足量CO充分反应，生成的气体被足量澄清石灰水吸收，得到50g沉淀．由此分析，原样品可能是______（选填字母）．
A．Fe₂O₃B．Fe₃O₄C．FeO和Fe₃O₄的混合物D．Fe₂O₃和FeO的混合物．

Answer 1

（1）铁制品锈蚀，实际上是铁跟空气中的水、氧气等发生化学反应的缘故．根据铝在空气容易形成致密的氧化物，所以铝在空气中具有很好的抗腐蚀性能的原因是：铝与空气中的氧气反应，表面形成致密的氧化铝薄膜；
（2）一氧化碳能与四氧化三铁反应生成铁和二氧化碳，钢能用于建筑材料，所以本题答案为：4CO+Fe₃O₄

高温 .

3Fe+4CO₂
（3）①检查装置的气密性．甲、乙、丙装置内放入一定量水，使长导管口浸没在水面以下，关闭b、c，打开a、d，并在最右端导管口接注射器．当向外缓慢拉动注射器活塞时，如果整套装置气密性良好，则能观察到的现象是 甲、乙、丙装置内长导管口均有气泡冒出．
②分离CO和CO₂的混合气体．可供选择的试剂有：稀硫酸、浓硫酸、氢氧化钠溶液、澄清石灰水．
步骤Ⅰ：关闭b、c，打开a、d，缓缓通入混合气体，甲中发生反应的化学方程式为2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；若乙装置中的现象是 石灰水未变浑浊，说明甲装置中的反应是充分的；丙中试剂为 浓硫酸．通过此步实验，分离出的气体是 CO．
步骤Ⅱ：关闭 a、d，打开 b、c，让分液漏斗中的稀硫酸缓缓流下，与碳酸钠反应至不再产生气泡时，关闭b．通过此步实验，即可分离出另一种气体二氧化碳．
（4）设生成50g碳酸钙沉淀需反应的二氧化碳的质量为x
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O
44 100
x 50g

44

100

=

x

50g

，解得x=22g
根据质量守恒定律二氧化碳中一半的氧元素来自于铁的氧化物；
故铁氧化合物中氧元素的质量为：22g×

32

44

×

1

2

═8g
铁氧化合物中铁、氧元素的质量比为：（29g-8g）：8g=21：8
设铁氧两元素的原子个数比

56m

16n

=

21

8

，则

m

n

=

3

4

，故铁和氧两种元素形成的固体粉末中铁、氧两元素的原子个数比为3：4．则
A、Fe₂O₃的中铁、氧两元素的原子个数比为2：3，故错误；
B、原粉末可能是四氧化三铁，故正确；
C、FeO和Fe₃O₄的混合物，不可能，故错误；
D、FeO中铁、氧两元素的原子个数比为1：1；Fe₂O₃的中铁、氧两元素的原子个数比为2：3；
1：1＞3：4＞2：3；故两者混合可能为3：4；可能是FeO和Fe₂O₃的混合物；故正确．
故选B、D．
故答案为：（1）氧气、水；铝与空气中的氧气反应，表面形成致密的氧化铝薄膜
（2）4CO+Fe₃O₄

高温 .

3Fe+4CO₂．降低
（3）①甲、乙、丙装置内长导管口均有气泡冒出．
②步骤Ⅰ：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O； 石灰水未变浑浊，浓硫酸． CO．
步骤Ⅱ：a、d，b、c，
（4）BD