Question

【题目】今年扬州迎来高铁交通发展的高潮。高铁给我们带来的不仅是交通方便，出行快捷，甚至是带来旅游业的繁荣。制造铁轨需要大量的合金钢，新集中学化学兴趣小组为此展开探究：

（一）工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如下图：

已知：生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%。

（1）炼铁的固体原料中加入焦炭的作用是_____，_____（用方程式表示）；

（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是_____；

（3）热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体是_____（填化学式）；

（4）炼钢炉中，通入纯氧而不用空气的目的是_____。将钢锭轧成钢板，体现了金属的_____性。

（二）该兴趣小组发现未经处理的钢铁容易生锈。同学们接着探究了铁生锈的相关问题。

（知识回顾）铁生锈的条件为铁与_____、_____同时接触，为了防止铁制品生锈，应采取的措施是_____（写出一种）。

（查阅资料）铁锈成分复杂，化学式可简单表示为Fe2O3nH2O，在加热时会分步反应，首先失去结晶水，其反应可表示为Fe2O3nH2OFe2O3+nH2O。浓硫酸可以吸水，碱石灰可以吸收水和二氧化碳。

（提出问题）铁锈（Fe2O3nH2O）中n的值等于多少呢？

（问题探究）小明发现实验室中有一保管不善的铁粉，大部分已经结块成红褐色，为了探究铁锈（Fe2O3nH2O）的组成，称取27.0g这种铁粉样品，按如图2所示装置进行实验。

（1）实验前应先_____；

（2）为了保证实验安全，实验开始时应先_____，目的是_____；

（3）D的作用是_____；

（4）请指出该装置中有一处明显不足_____；

（数据处理）图3是加热时间和A中固体质量关系图象，下表是B、C中质量不再变化时B中浓硫酸、C中碱石灰装置质量变化情况。

	反应前（g）	反应后（g）
B	100	105.4
C	150	163.2

（5）铁锈（Fe2O3nH2O）中n的值是_____；

（6）写出T3﹣T4时间段发生反应的化学方程式_____；

（7）计算原样品中单质铁的质量分数是_____。（计算结果保留到0.1%）

Answer 1

【答案】 增大反应物接触面积，加快反应速率 可以使生铁中的碳充分反应，降低含碳量 延展 氧气 水 刷漆 检查装置气密性 通入一会儿一氧化碳 排净装置内的空气，以防加热时发生爆炸 防止空气中的二氧化碳和水进入C装置 没有尾气处理装置 3 20.7%

【解析】

碳在氧气中点燃生成二氧化碳，碳和氧化铁高温生成铁和二氧化碳，铁生锈的条件为铁与氧气、水同时接触的结果。

（1）炼铁的固体原料中加入焦炭的作用是提供还原铁矿石的热量；制取还原剂一氧化碳

反应的化学方程式为、。

（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是增大反应物接触面积，加快反应速率。

（3）氮气的化学性质稳定,热空气中的氮气没有参与反应,所以排放出的高炉气体中也含有氮气，化学式为。

（4）炼钢炉中通入纯氧而不用空气的目的是可以使生铁中的碳充分反应，降低含碳量，将钢锭轧成钢板，体现了金属的延展性。

（二）[知识回顾]铁生锈的条件为铁与氧气、水同时接触，为了防止铁制品生锈，应采取的措施是刷漆。

[问题探究]

（1）实验前应先检查装置气密性。

（2）一氧化碳具有可燃性，与空气中混合点燃或加热可能会发生爆炸，为了保证实验安全，实验开始时应先通入一会儿一氧化碳，目的是排净装置内的空气，以防加热时发生爆炸。

（3）D中是碱石灰，作用是防止空气中的二氧化碳和水进入C装置。

（4）一氧化碳有毒，该装置没有尾气处理装置，直接排到放空气中会造成污染，故该装置中有一处明显不足是没有尾气处理装置。

[数据处理]

（5）加热铁锈时，首先失去结晶水，结晶水的质量为，反应生成水的质量为，反应生成二氧化碳质量为

设氧化铁的质量为x

x=16g

n=3

故铁锈（Fe2O3nH2O）中n的值是3。

（2）T3-T4时间段时， 氧化铁和一氧化碳高温反应生成铁和二氧化碳，发生反应的化学方程式为

（3）样品中铁锈的质量为，故原样品中单质铁的质量分数为