19.目前,我国钢铁产量居世界第一,为国民经济的发展奠定了坚实的基础.
(一)铁的广泛应用
(1)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Fe+CuSO
4=FeSO
4+Cu.
(2)铁与铬(Cr)、镍(Ni)等金属熔合可形成“不锈钢”,用不锈钢丝和聚乙烯纤维为原料可制作耐酸防护服材料.以上叙述中不涉及到B(选填序号).
A.合金 B.无机非金属材料 C.合成材料 D.复合材料
(3)某品牌的麦片中含微量铁粉,食用后可在胃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Fe+2HCl═FeCl
2+H
2↑.
(二)铁锈成分的探究
(1)如图为某兴趣小组探究铁生锈的三个实验,最先观察到铁锈的是C(选填序号).
(2)铁生锈的主要过程为:
Fe$\stackrel{O_{2}、H_{2}O}{→}$Fe(OH)
2 $\stackrel{O_{2}、H_{2}O}{→}$Fe(OH)
3 $\stackrel{风吹日晒}{→}$Fe
2O
3•xH
2O
次要过程为:Fe $\stackrel{O_{2}、CO_{2}、H_{2}O}{→}$FeCO
3写出Fe→Fe(OH)
2反应的化学方程式2Fe+O
2+2H
2O═2Fe(OH)
2.
(3)铁锈组分的确定
某铁锈成分为Fe
2O
3•xH
2O和FeCO
3.为确定其组成,兴趣小组称取此铁锈样品25.4g,在科研人员的指导下用如图装置进行实验.
【查阅资料】①Fe
2O
3•xH
2O温度为110℃,FeCO
3在282℃分解为FeO和CO
2.②温度高于500℃时铁的氧化物才能被CO还原.
①装配好实验装置后,首先要检查装置的气密性.
②装置A中的反应为:H
2C
2O
4(草酸)$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CO↑+CO
2↑+H
2O.通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体,洗气瓶B中应盛放c(选填序号).
a.浓硫酸 b.澄清的石灰水 c.氢氧化钠溶液
③现控制D装置中的温度为300℃对铁锈进行热分解,直至D装置中剩余固体质量不再变化为止,冷却后装置E增重3.6g,装置F增重2.2g.则样品中FeCO
3的质量m(FeCO
3)=5.8g,x=2.
④若缺少G装置,测得的m(FeCO
3)偏大(选填“偏大”、“偏小”、“不变”,下同),x的值会偏大.
(三)炼铁过程的探究.
(1)写出工业上用赤铁矿(主要成分Fe
2O
3)炼铁主要原理的化学方程式Fe
2O
3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO
2.
【查阅资料】
用CO还原Fe
2O
3炼铁的过程大致分为三个阶段:
阶段1:3Fe
2O
3+CO$\frac{\underline{\;500~600℃\;}}{\;}$2Fe
3O
4+CO
2阶段2:Fe
3O
4+CO$\frac{\underline{\;600~700℃\;}}{\;}$3FeO+CO
2阶段3:FeO+CO$\frac{\underline{\;>700℃\;}}{\;}$Fe+CO
2.
(2)将上述300℃热分解后的D装置中剩余固体继续分阶段升温,进行CO还原铁的氧化物炼铁过程的探究.加热时测定D中剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示.图中M点对应的a=18.0.