Question

【题目】钢铁是重要的金属材料，在工农业生产和生活中应用非常广泛。

I．铁的应用

（1）下列铁制品的利用与金属导热性有关的是_____（填字母，下同）。

A 铁钳 B 铁锅 C 刀具

（2）我国在西汉时期就有“曾青得铁则化为铜”之说，用化学方程式表示其原理________。

（3）某品牌的麦片中含微量铁粉，食用后可在胃酸（主要成分是盐酸）的作用下转化为人体可吸收的铁元素，反应的化学方程式为______________。

（4）“纳米α-Fe粉”可用于食品保鲜，称为“双吸剂”，因为它能吸收空气中的____和_____。

II．铁的冶炼。请回答下列问题：

（1）写出以赤铁矿为原料，在高温下炼铁的化学方程式：________；

（2）高炉炼铁中，焦炭的作用_________，_____。（用化学方程式表示）

Ⅲ．实验探究炼铁原理

某化学兴趣小组在实验室中模拟工业炼铁的原理，并探究CO与Fe2O3反应后的产物。

（查阅资料）：

①草酸（H2C2O4）固体与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，反应方程式为：H2C2O4 CO2↑+CO↑+H2O

②NaOH溶液可以吸收二氧化碳。

③浓硫酸是一种常用的干燥剂。于是他设计了下图的实验装置，结合装置回答下列问题：

（1）图中装置C作用是_____________；

（2）装置E中澄清石灰水的作用是_______；

（3）从实验操作程序和实验安全看，首先要检查装置的气密性，实验开始先加热_____（填A或D）处。实验结束应_____（先或后）停止加热该处，这样做的主要目的是_______。

（4）该装置设计有一个明显缺陷，你认为是____________。

（5）实验时准确称取一定质量纯净的Fe2O3固体按上图进行实验，当D中固体全部变黑后，停止加热，继续通入CO直到玻璃管冷却。将得到的黑色固体加入到足量的稀盐酸，发现固体全部溶解，但无气泡产生。

（查阅资料）：a.铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解，但无气泡产生。

b.Fe2O3与CO反应的固体生成物可能情况如下：

根据“无气泡”猜想，黑色粉末可能是：① Fe3O4 ；②__________ ；③Fe3O4 和FeO。

（6）定量分析 用电子天平称量得部分数据如下：（玻璃管质量60.0 g）

	反应前	反应后
玻璃管及其中固体的质量	66.0g	65.8 g

根据上述数据，纯净的Fe2O3固体质量为_______g，通过上述数据，可推断出反应后黑色固体的成分_________， 根据推断结果，写出该实验中玻璃管内发生的化学反应方程式：_____。

Answer 1

【答案】B Fe+ CuSO4 =Cu + FeSO4 Fe +2HCl=FeCl2+H2↑ 水分 氧气 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 C+O2CO2 CO2+C2CO 吸收水蒸气 检验是否生成二氧化碳 A D 防止高温条件下铁被空气中的氧气氧化 没有尾气处理装置 FeO 6.0g 四氧化三铁 3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2.

【解析】

I、铁的应用
（1）分析所给三种金属制品可以知道，铁锅是利用了金属的导热性，故选 B。

（2）我国在西汉时期就有“曾青得铁则化为铜”之说,是指铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的方程式为：Fe+ CuSO4 =Cu + FeSO4

（3）铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的方程式为: Fe +2HCl=FeCl2+H2↑
（4）铁吸收水与氧气后会变成铁锈，所以“双吸剂”它能够吸收空气中的水分和氧气。
II、铁的冶炼
（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁和一氧化碳反应能生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

（2）炼铁时要用到焦炭，它有两个作用。炼铁时需要高温，焦炭与氧气反应生成二氧化碳，同时放出大量热，可供给炼铁使用,反应的方程式为：C+O2CO2；炼铁时还需一氧化碳作还原剂，二氧化碳与过量焦炭反应可以生成一氧化碳，反应的方程式为：CO2+C2CO。
Ⅲ．实验探究炼铁原理

（1）图中装置C作用是吸收二氧化碳。故填：吸收水蒸气。
（2）装置E中澄清石灰水的作用是检验是否生成二氧化碳。故填：检验是否生成二氧化碳；（3）从实验操作程序和实验安全看，首先要检查装置的气密性，实验开始先加热A处，以排出装置中的空气，防止发生爆炸；
实验结束应先停止加热D处，这样做的目的除了可将生成的气体全部排出外，还可以起到的目的是防止高温条件下铁被空气中的氧气氧化。
（4）该装置设计有一个明显缺陷，即没有尾气处理装置。
故填：没有尾气处理装置。
（5）根据“无气泡”猜想，黑色粉末可能是：①Fe3O4；②FeO；③Fe3O4 和FeO 。
故填：FeO。
（6）根据上述数据，纯净的Fe2O3固体质量为：66.0g-60.0g=6.0g；
玻璃管及其中固体的质量在反应前后的质量差是氧化铁中减少的氧元素质量，即减少的氧元素质量为：66.0g-65.8g=0.2g，
氧化铁中氧元素质量为：6.0g× =1.8g，铁元素质量为：6.0g-1.8g=4.2g，剩余固体中铁元素、氧元素质量比为：4.2g：（1.8g-0.2g）=21:8，
氧化亚铁中铁元素、氧元素质量比为：56：16=7：2，四氧化三铁中铁元素、氧元素质量比为：168：64=21：8，四氧化三铁中铁元素、氧元素质量比是21:8，因此剩余固体是四氧化三铁，该实验中玻璃管内发生的化学反应方程式为：3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2.