Question

【題目】善于提出問題、探究問題和解決問題是學(xué)好化學(xué)的重要方法，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)鐵及其化合物知識時進行了系列研究．

【提出問題】

問題1：鐵為何稱為黑色金屬？

問題2：鐵和氧氣在不同條件下能發(fā)生哪些反應(yīng)？

問題3：鐵有多種氧化物，它們的性質(zhì)有哪些差異？

問題4：鋼鐵廠在選礦時，如何測定鐵礦石中的含鐵量？

問題5：用一氧化碳還原氧化鐵得到的黑色固體一定是單質(zhì)鐵嗎？

Ⅱ．解決問題

【問題1】上網(wǎng)查尋，有兩種說法

a．因為在鐵表面有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬

b．因為鐵的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以叫黑色金屬

（1）你認為正確的說法是 （填“a”或“b”）

【問題2】通過學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道鐵絲在潮濕的空氣中能生銹，也能在純氧中燃燒．

（2）請寫出一種防止鋼鐵生銹的方法 ；

（3）請寫出鐵絲在純氧中燃燒的化學(xué)方程式 ．

【問題3】查閱資料：a．鐵常見的氧化物有氧化鐵（Fe2O3）、四氧化三鐵（Fe3O4）和氧化亞鐵（FeO）．

b．四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體，可以近似地看怍是氧化亞鐵和氧化鐵的化合物．它不溶于水，能與酸反應(yīng)生成兩種鹽．

c．氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，能與酸反應(yīng)，無磁性，也不能被磁鐵吸引．

（4）請寫出四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 ．

【問題4】同學(xué)們參觀了某鋼鐵廠，了解到鋼鐵廠在選礦時測定鐵礦石中含鐵量的方法較多，小明結(jié)合所學(xué)知識，設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置測定某赤鐵礦樣品中Fe203的質(zhì)量分數(shù)．他稱取l0.0g赤鐵礦，當赤鐵礦中的Fe2O3全部還原為Fe時，剩余固體在CO的保護下冷卻、稱量．質(zhì)量為7.6g（假設(shè)赤鐵礦中的雜質(zhì)均不與CO反應(yīng)）．

（5）圖中酒精燈的作用是 ．

（6）該赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量分數(shù)為 （列出計算過程）．

【問題5】在鋼鐵廠的實驗室．同學(xué)們采集了用某種熱分析儀記錄的C0與Fe203進行反應(yīng)時的有關(guān)數(shù)據(jù)，并得到固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線．如圖2所示．

（7）根據(jù)圖象分析，寫出P點時固體成分的化學(xué)式 ．固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?6.4g的過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ．

Answer 1

【答案】（1）a（2）刷漆（3）3Fe+2O2Fe3O4（4）Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O（5）將多余的CO氣體通過燃燒除掉，防止空氣的污染（6）80%（7）3Fe2O3 +CO2Fe3O4+CO2．

【解析】（1）由于氧化鐵為紅色，四氧化三鐵為黑色，則b的說法不正確，a說法正確．故填：a；

（2）防止鐵生銹就是使鐵與水或氧氣隔絕，可以采用涂油或刷漆的方法．故填：刷漆；

（3）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O2Fe3O4．

（4）四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水，化學(xué)方程式為：Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O．

（5）由于CO有毒，不能直接排放，應(yīng)該在排放尾氣的導(dǎo)氣管口放一盞燃著的酒精燈，將多余的CO氣體通過燃燒除掉，故填：將多余的CO氣體通過燃燒除掉，防止空氣的污染．

（6）設(shè)該赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量為x

Fe2O3 +3CO2Fe+3CO2，質(zhì)量減少

160 112 160﹣112=48

x l0.0g﹣7.6g=2.4g

x=8g

該赤鐵礦中Fe203的質(zhì)量分數(shù)為×100%=80%；

（7）根據(jù)氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，與CO發(fā)生反應(yīng)時，F(xiàn)e2O3優(yōu)先反應(yīng)，然后Fe3O4反應(yīng)，最后FeO反應(yīng)，根據(jù)圖象曲線可知，加熱到800℃時三種氧化物反應(yīng)完全，此時固體為Fe，故填：Fe．

固體質(zhì)量由48.0g變?yōu)?6.4g時，對應(yīng)溫度為400﹣500℃，此時Fe2O3與CO反應(yīng)，根據(jù)氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，與CO發(fā)生反應(yīng)時．失去氧48g﹣46.4=1.6g

氧化鐵中氧元素為48*48/160=14.4g，鐵元素質(zhì)量=48﹣14.4g=33.6g

殘余固體中氧元素質(zhì)量=14.4g﹣1.6g=12.8g

鐵氧原子個數(shù)比=（33.6/56）=3：4，所以此時還原產(chǎn)物為Fe3O4

對應(yīng)方程式3Fe2O3 +CO2Fe3O4+CO2；