Question

4．铁及其化合物在国民经济、日常生活中占有非常重要的地位，了解铁及其化合物的性质和用途非常重要．请回答下列问题：
（1）铁在自然界中以化合态存在，其氧化物呈黑色的是FeO、Fe₃O₄，呈红棕色的是Fe₂O₃（填写化学式）．
（2）铁在纯氧气中燃烧的化学方程式为3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
红热的铁片投入水中，表面生成一层黑色晶体，反应的化学方程式为3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（3）铁合金有下列数据：

钢
碳素钢（Fe、C、Mn、Si）			合金钢
低碳钢	中碳钢	高碳钢	碳素钢+Cr、Mn、W、Ni、Co等
含碳量＜0.3%	含碳量0.3%～0.6%	含碳量＞0.6%
韧性好，强度低	韧性好、强度好	硬而脆	具有特殊性能

取25g某碳素钢样品，按下列实验流程进行操作：

①A、B的作用是除去空气中的二氧化碳和水蒸气，
②充分加热完全反应后，D装置质量增加0.33g，该样品属于中碳钢．
③没有A、B装置，实验结果偏高（填“偏高”“偏低”“不影响”）

Answer 1

分析 （1）根据铁的活泼性和其氧化物的性质来判断；
（2）磁性氧化铁是四氧化三铁，生成四氧化三铁的反应有铁在氧气中点燃和铁在水蒸气下高温反应制得；
（3）①根据实验目的回答；
②根据实验原理，D装置质量增加0.33g即生成的二氧化碳的质量，再根据碳守恒计算；
③没有AB，则二氧化碳变大，则含碳量变大．

解答 解：（1）根据铁在空气中易被氧化，故铁是以化合态存在；其氧化物呈黑色的是FeO、Fe₃O₄，氧化物中颜色是红色的是Fe₂O₃，故答案为：化合；FeO、Fe₃O₄；Fe₂O₃；
（2）磁性氧化铁是四氧化三铁，生成四氧化三铁的反应有3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（3）①根据实验原理分析，进入样品的空气不能含二氧化碳和水蒸气，所以AB的作用就是除去空气中的二氧化碳和水蒸气，故答案为：除去空气中的二氧化碳和水蒸气；
②根据实验原理，D装置质量增加0.33g即生成的二氧化碳的质量，再根据碳守恒则样品中的碳的质量为：$\frac{033}{44}$×12=0.09g，碳的质量分数为$\frac{0.09}{25}$×100%=0.36%
所以为中碳钢，故答案为：中碳；
③没有AB，则二氧化碳偏大，则含碳量偏高，故答案为：偏高．

点评 本题考查无机物推断，属于开放性题目，需要学生熟练掌握元素化合物知识，中计算关键清楚个阶段发生的反应，注意利用守恒思想解答，难度中等．