Question

【題目】今年揚(yáng)州迎來(lái)高鐵交通發(fā)展的高潮。高鐵給我們帶來(lái)的不僅是交通方便，出行快捷，甚至是帶來(lái)旅游業(yè)的繁榮。制造鐵軌需要大量的合金鋼，新集中學(xué)化學(xué)興趣小組為此展開(kāi)探究：

（一）工業(yè)上煉鐵煉鋼和軋制鋼材的主要流程如下圖：

已知：生鐵的含碳量為2%~4.3%,鋼的含碳量為0.03%~2%。

（1）煉鐵的固體原料中加入焦炭的作用是_____，_____（用方程式表示）；

（2）煉鐵的固體原料需經(jīng)過(guò)粉碎，其目的是_____；

（3）熱空氣和高爐氣體的主要成分有一種相同，這種氣體是_____（填化學(xué)式）；

（4）煉鋼爐中，通入純氧而不用空氣的目的是_____。將鋼錠軋成鋼板，體現(xiàn)了金屬的_____性。

（二）該興趣小組發(fā)現(xiàn)未經(jīng)處理的鋼鐵容易生銹。同學(xué)們接著探究了鐵生銹的相關(guān)問(wèn)題。

（知識(shí)回顧）鐵生銹的條件為鐵與_____、_____同時(shí)接觸，為了防止鐵制品生銹，應(yīng)采取的措施是_____（寫(xiě)出一種）。

（查閱資料）鐵銹成分復(fù)雜，化學(xué)式可簡(jiǎn)單表示為Fe2O3nH2O，在加熱時(shí)會(huì)分步反應(yīng)，首先失去結(jié)晶水，其反應(yīng)可表示為Fe2O3nH2OFe2O3+nH2O。濃硫酸可以吸水，堿石灰可以吸收水和二氧化碳。

（提出問(wèn)題）鐵銹（Fe2O3nH2O）中n的值等于多少呢？

（問(wèn)題探究）小明發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室中有一保管不善的鐵粉，大部分已經(jīng)結(jié)塊成紅褐色，為了探究鐵銹（Fe2O3nH2O）的組成，稱(chēng)取27.0g這種鐵粉樣品，按如圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先_____；

（2）為了保證實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)先_____，目的是_____；

（3）D的作用是_____；

（4）請(qǐng)指出該裝置中有一處明顯不足_____；

（數(shù)據(jù)處理）圖3是加熱時(shí)間和A中固體質(zhì)量關(guān)系圖象，下表是B、C中質(zhì)量不再變化時(shí)B中濃硫酸、C中堿石灰裝置質(zhì)量變化情況。

	反應(yīng)前（g）	反應(yīng)后（g）
B	100	105.4
C	150	163.2

（5）鐵銹（Fe2O3nH2O）中n的值是_____；

（6）寫(xiě)出T3﹣T4時(shí)間段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____；

（7）計(jì)算原樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_____。（計(jì)算結(jié)果保留到0.1%）

Answer 1

【答案】 增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率 可以使生鐵中的碳充分反應(yīng)，降低含碳量 延展 氧氣 水 刷漆 檢查裝置氣密性 通入一會(huì)兒一氧化碳 排凈裝置內(nèi)的空氣，以防加熱時(shí)發(fā)生爆炸 防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入C裝置 沒(méi)有尾氣處理裝置 3 20.7%

【解析】

碳在氧氣中點(diǎn)燃生成二氧化碳，碳和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，鐵生銹的條件為鐵與氧氣、水同時(shí)接觸的結(jié)果。

（1）煉鐵的固體原料中加入焦炭的作用是提供還原鐵礦石的熱量；制取還原劑一氧化碳

反應(yīng)的化學(xué)方程式為、。

（2）煉鐵的固體原料需經(jīng)過(guò)粉碎，其目的是增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率。

（3）氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,熱空氣中的氮?dú)鉀](méi)有參與反應(yīng),所以排放出的高爐氣體中也含有氮?dú)�，化學(xué)式為。

（4）煉鋼爐中通入純氧而不用空氣的目的是可以使生鐵中的碳充分反應(yīng)，降低含碳量，將鋼錠軋成鋼板，體現(xiàn)了金屬的延展性。

（二）[知識(shí)回顧]鐵生銹的條件為鐵與氧氣、水同時(shí)接觸，為了防止鐵制品生銹，應(yīng)采取的措施是刷漆。

[問(wèn)題探究]

（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置氣密性。

（2）一氧化碳具有可燃性，與空氣中混合點(diǎn)燃或加熱可能會(huì)發(fā)生爆炸，為了保證實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)先通入一會(huì)兒一氧化碳，目的是排凈裝置內(nèi)的空氣，以防加熱時(shí)發(fā)生爆炸。

（3）D中是堿石灰，作用是防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入C裝置。

（4）一氧化碳有毒，該裝置沒(méi)有尾氣處理裝置，直接排到放空氣中會(huì)造成污染，故該裝置中有一處明顯不足是沒(méi)有尾氣處理裝置。

[數(shù)據(jù)處理]

（5）加熱鐵銹時(shí)，首先失去結(jié)晶水，結(jié)晶水的質(zhì)量為，反應(yīng)生成水的質(zhì)量為，反應(yīng)生成二氧化碳質(zhì)量為

設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為x

x=16g

n=3

故鐵銹（Fe2O3nH2O）中n的值是3。

（2）T3-T4時(shí)間段時(shí)， 氧化鐵和一氧化碳高溫反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

（3）樣品中鐵銹的質(zhì)量為，故原樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為