Question

鋼鐵是使用最多的金屬材料。

（1）鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵與            發(fā)生化學反應的過程。鋁比鐵活潑，但鋁具有很好的抗腐蝕性能，其原因是                                      。

（2）將磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）冶煉成鐵的化學方程式是                          。生鐵冶煉成鋼的過程中，含碳量適當            （選填“升高”或“降低”）。

（3）實驗室模擬煉鐵原理進行實驗，得到的尾氣是CO和CO₂的混合氣體。現欲利用右圖裝置將該混合氣體進行分離，圖中a、b、c、d均為活塞。

①檢查裝置的氣密性。

甲、乙、丙裝置內放入一定量水，使長導管口浸沒在水面以下，關閉b、c，打開a、d，并在最右端導管口接注射器。當向外緩慢拉動注射器活塞時，如果整套裝置氣密性良好，則能觀察到的現象是                                      。

②分離CO和CO₂的混合氣體。

可供選擇的試劑有：稀硫酸、濃硫酸、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水。

步驟Ⅰ：關閉b、c，打開a、d，緩緩通入混合氣體，甲中發(fā)生反應的化學方程式為

                         ；若乙裝置中的現象是            ，說明甲裝置中的反應是充分的；丙中試劑為         。通過此步實驗，分離出的氣體是          。

步驟Ⅱ：關閉        ，打開        ，讓分液漏斗中的稀硫酸緩緩流下至不再產生氣泡時，關閉b。通過此步實驗，即可分離出另一種氣體。

（4）鐵元素可以形成3種氧化物，分別是FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄。取29g由鐵和氧兩種元素組成的固體樣品，在高溫時與足量CO充分反應，生成的氣體被足量澄清石灰水吸收，得到50g沉淀。由此分析，原樣品可能是        （選填字母）。

A．Fe₂O₃            B．Fe₃O₄             C．FeO和Fe₃O₄的混合物    D．Fe₂O₃和FeO的混合物

 

Answer 1

【答案】

（1）空氣中的氧氣、水蒸氣等

鋁在空氣中與氧氣反應，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進一步氧化

（2）4CO + Fe₃O₄高溫3Fe + 4CO₂   降低

（3）①甲、乙、丙裝置內長導管口均有氣泡冒出

②步驟Ⅰ：2NaOH + CO₂      Na₂CO₃ + H₂O   石灰水未變渾濁   濃硫酸    CO

步驟Ⅱ：a、d    b、c

（4）BD

【解析】

試題分析：（1）鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟氧氣和水共同作用的結果；鋁在空氣中易與氧氣反應，在其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，阻止了鋁進一步被氧化，所以鋁具有很好的抗腐蝕性能。

（2）將磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）冶煉成鐵的過程，是一氧化碳與Fe₃O₄反應生成鐵和二氧化碳的過程，故反應的化學方程式是4CO + Fe₃O₄高溫3Fe + 4CO₂；由于生鐵的含碳量比鋼的含碳量高，故生鐵冶煉成鋼的過程中，含碳量會降低。

（3）①裝置氣密性檢查的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設的液體構成封閉體系，依據改變體系內壓強時產生的現象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；故向外拉活塞時廣口瓶中氣體體積增大，壓強減小，外界大氣壓會迫使外邊的空氣通過a進入錐形瓶，再依次進入乙、丙，故可見甲、乙、丙裝置內長導管口均有氣泡冒出。

②由于本實驗要分離CO和CO₂的混合氣體，故，

步驟Ⅰ：關閉b、c，打開a、d后，甲裝置可裝氫氧化鈉溶液先把二氧化碳反應掉，方程式為2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；根據題意，乙裝置是用來檢驗第一步是不是已經把二氧化碳完全吸了，故乙裝置中應裝澄清石灰水，且無渾濁現象發(fā)生，即說明甲裝置中的反應是充分的；而丙裝置是用來干燥CO氣體的，故要用濃硫酸，實驗后收集到的氣體是一氧化碳。

步驟Ⅱ：由于步驟Ⅰ中二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應會生成了碳酸鈉，故當分液漏斗中的稀硫酸緩緩流下后，會與碳酸鈉反應再次生成二氧化碳，為防止二氧化碳被消耗，不應該讓其通入到乙裝置中，所以要關閉活塞a、d，打開活塞b、c。

（4）根據題意，鐵的氧化物在高溫時與足量CO充分反應，生成鐵和二氧化碳，其中二氧化碳被足量澄清石灰水吸收，得到50g沉淀。故可通過沉淀的質量，結合二氧化碳與澄清石灰水反應的化學方程式，計算出反應生成的二氧化碳的質量，再根據二氧化碳的質量求出氧化物中氧元素的質量，從而得出鐵、氧的質量比；最后根據三種氧化物中各自的鐵、氧的質量比進行分析比較即可。

解，設鐵的氧化物與足量CO反應生成的二氧化碳的質量為x

Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O

44  100

x   50g

44:100=x:50g

解得，x=22g

根據題意可知，鐵的氧化物被CO還原生成了鐵，即氧化物的氧被CO奪去，由此可知，氧化物中的氧元素的質量=22g×=8g，

則29g氧化物中的鐵元素的質量=29g-8=21g，

即氧化物中的鐵元素與氧元素的質量比=21:8

FeO中鐵元素與氧元素的質量比=56:16=7:2=21:6，

Fe₂O₃中鐵元素與氧元素的質量比=（56×2）:（16×3）=7:3=21:9，

Fe₃O₄中鐵元素與氧元素的質量比=（56×3）:（16×4）=21:8，

故原樣品可能是Fe₃O₄或Fe₂O₃和FeO的混合物。故選BD

考點：金屬的化學性質，金屬銹蝕的條件及其防護，書寫化學方程式，生鐵與鋼，檢查裝置的氣密性，混合物的分離方法，氣體的凈化（除雜），氣體的干燥（除水），根據化學方程式的計算，研究物質組成

點評：對于驗證型實驗探究，要熟記物質的性質或變化規(guī)律，根據給出的實驗設計方案，進行實驗、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實驗現象，來驗證該物質的性質或變化規(guī)律等。在研究物質組成時，通過定性的探究實驗不能確定某組成成分時，可通過定量研究加以判斷；定量研究時，質量守恒思想是進行推斷的根本依據。