Question

鐵是容易生銹的金屬，世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產量的20%～40%．

（1）同學們用圖1所示裝置探究鐵生銹的條件，將干燥的氧氣通入A、B瓶內，大約經4～5min，A處的鐵絲依然光亮，而B處的鐵絲表面變暗，C中鐵絲依然光亮．A、B進行對比，現象不同，說明鐵生銹與    有關．B、C處的現象對比說明，決定鐵生銹快慢的一個重要因素是    ．
（2）下列方法不能除去鐵制品表面鐵銹的是   
A．用氫氧化鈉溶液浸泡      B．用稀鹽酸浸泡      C．用砂紙打磨       D．用廁所清潔劑（pH=1）洗
（3）請你列舉一種防止鐵生銹的措施    ．
（4）實驗室內將鐵銹再生為鐵，可利用圖2所示裝置，請回答：
①實驗前應該先通入CO，后加熱，其目的是    ．
②在裝置b處再放置一盞燃著的酒精燈，其目的是    ．
③鐵銹的主要成分氧化鐵再生為鐵的化學方程式為    ．
（5）學校實驗室從校辦廠拉回一桶含有FeSO₄、CuSO₄的廢液，同學們想從中回收金屬銅和硫酸亞鐵晶體，設計了如下實驗方案．結合實驗方案回答下列問題：?

步驟①中，金屬X是    ，?步驟②中，加入過量稀硫酸的目的是    ，證明步驟②中硫酸已過量的以下方法合理的是   
A．加入硫酸后，立即測出溶液的pH小于7   
B．充分反應后，取少量溶液加鐵時有氣泡產生
C．充分反應后，取少量溶液滴加氯化鋇溶液時有沉淀產生．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據鐵生銹的條件通過實驗比較可以判斷影響鐵生銹的因素和速率；
（2）除銹的方法常見的有化學法-酸洗法和物理打磨法；
（3）根據防銹的措施分析：阻止鐵的生銹；
（4）根據冶煉鐵的注意事項分析結合一氧化碳的可燃性及毒性分析并寫出反應的方程式；
（5）由于目的是獲得銅單質和硫酸亞鐵，所以需要將銅離子轉化為銅單質，而溶液中需要的是硫酸亞鐵而不能引入新的雜質，所以加入的能夠將銅離子轉化為銅單質的只能是單質鐵；由于加入的鐵是過量的，加入過量稀硫酸的目的是除去銅中的鐵，將金屬混合物中的鐵全部轉化為硫酸亞鐵；
要證明硫酸過量，可以從硫酸的性質結合選項分析．
解答：解：（1）將干燥的氧氣通入A、B瓶內，大約經4～5min，A處的鐵絲依然光亮，而B處的鐵絲表面變暗，是因為A處的鐵絲沒有與水接觸，而B處的鐵絲既和氧氣接觸又和水接觸，所以B處生銹，通過A、B對比說明鐵生銹與氧氣和水有關；B、C處的鐵絲都與水和氧氣接觸，不同的是B處的氧氣濃度比C處的氧氣濃度大，導致B處的鐵生銹快，說明鐵生銹快慢與氧氣的濃度有關；
（2）鐵銹的成分是氧化鐵能夠和酸性物質反應，其中B和C溶液都顯酸性，因此可以除銹；A是氫氧化鈉顯堿性，和氧化鐵不反應，因此不能除銹；C用砂紙打磨屬于物理除銹法，故可以，故不正確的是A；
（3）鐵與水和氧氣同時接觸時容易生銹，當鐵與水、氧氣隔絕時不容易生銹，所以保持表面干燥、涂油漆可以使鐵制品與水和氧氣隔絕或加工成耐腐蝕的合金等；
（4）①因為一氧化碳具有可燃性，若含有空氣點燃時容易發生爆炸，因此實驗前應該先通入CO，后加熱，其目的是：排盡裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸；
②因為一氧化碳是有毒的氣體，因此要把多余的一氧化碳進行尾氣處理，因此在裝置b處再放置一盞燃著的酒精燈，其目的是：點燃沒有反應的CO，防止污染空氣；
③氧化鐵再生為鐵可以通過還原劑如一氧化碳進行還原，反應的方程式為：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；
（5）由題意可知，由于需要將銅離子轉化為銅單質，而溶液還必須為硫酸亞鐵，即不能引入新的雜質，所以可以加入鐵將銅離子轉化為銅單質．該反應的化學方程式為：Fe+CuSO₄ ═FeSO₄ +Cu；步驟②中，加入過量稀硫酸的目的是除去銅中的鐵，；
A．若硫酸過量，pH小于7，但加入硫酸后，沒等充分反應而是立即測出溶液的pH小于7，不能說明硫酸過量，因此錯誤；   
B．充分反應后，則取少量溶液加鐵時有氣泡產生，說明硫酸過量是正確的；
C．充分反應后，取少量溶液滴加氯化鋇溶液時有沉淀產生，說明含有硫酸根離子，但硫酸根離子可能來自于硫酸亞鐵中的硫酸根離子；
故選擇：B；
故答案為：（1）氧氣和水；   與氧氣的濃度有關；
（2）A；
（3）保持表面干燥、涂保護膜、制成合金；
（4）①排盡裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸；
②點燃沒有反應的CO，防止污染空氣；③Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂；
（5）Fe；將金屬混合物中的鐵全部轉化為硫酸亞鐵； B．
點評：本題屬于鐵生銹、鐵的冶煉及回收的實驗探究，綜合性較強，需要掌握相關的知識結合實驗探究的目的逐項分析，得出結論．