Question

【题目】金属是一种非常重要的资源，在生产、生活中有着广泛的用途．
（1）人类向自然界提取量最大的金属是铁，高炉炼铁的原料是铁矿石，空气，石灰石和 ，
（2）如图所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，用带U形管的橡皮塞塞紧，U形管内水面处于同一高度，数天后观察到U形管内的a侧液面（填“上升”“下降”或“不变”），产生此现象的原因是 ．
（3）请你提出一条防止钢铁锈蚀的合理措施 ．
（4）在Cu（NO3）2、Al（NO3）3、和AgNO3的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体上滴加稀盐酸时有气泡产生，则反应所得溶液中含有的金属离子有 ， 反应后溶液的质量比原混合溶液质量填（“大”或“小”），有关反应的化学方程式为（写一个即可）．
（5）工业上可利用“铝热反应”焊接钢轨，冶炼难溶金属等，其原理是在高温下用铝将某些金属从其氧化物中置换出来，若用铝与四氧化三铁反应来制取25.2kg铁，理论上需要消耗铝的质量是多少？

Answer 1

【答案】
（1）焦炭
（2）上升；铁钉在潮湿的环境下和水氧气反应生锈，从而消耗了氧气，导致a侧液面上升
（3）刷漆
（4）Al3+、Fe 2+；小；Cu（NO3）2+Fe=Fe（NO3）2+Cu或者2AgNO3+Fe=2Ag+Fe（NO3）2或者Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
（5）解：工业上可利用“铝热反应”焊接钢轨，冶炼难溶金属等，其原理是在高温下用铝将某些金属从其氧化物中置换出来，若用铝与四氧化三铁反应来制取25.2kg铁，则对应的化学方程式为8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe（配平时用最小公倍数法，从氧元素入手．或者说观察法）．

设理论上需要消耗铝的质量是x

8Al+	3Fe3O4		4Al2O3+	9Fe
8×27				9×56
x				25.2kg

=

x=10.8kg

【解析】解：（1）人类向自然界提取量最大的金属是铁，高炉炼铁的原料是铁矿石，空气，石灰石和和焦炭；（2）在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，环境潮湿，有水，也有空气，U形管内水面处于同一高度，数天后，慢慢生锈，生锈是消耗水和氧气的，导致a侧液面 上升，产生此现象的原因是 铁钉在潮湿的环境下和水氧气反应生锈，从而消耗了氧气，导致a侧液面上升．（3）请你提出一条防止钢铁锈蚀的合理措施 刷漆、抹油，做镀层或者加工为不锈钢（具体措施要结合物质的使用用途和环境以及价值来选择）．（4）给定四种金属和氢的活动关系由高到低的顺序为为Al Fe H Cu Ag．在Cu（NO3）2、Al（NO3）3、和AgNO3的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应（铁最先和硝酸银反应，然后和硝酸铜反应，不和硝酸铝反应）后过滤，向滤出的固体（一定有银和铜，可能有铁，一定无铝）上滴加稀盐酸时有气泡产生（说明固体有铁，也就是铁完全消耗掉硝酸银和硝酸铜后依然有剩余，），则反应所得溶液中含有的金属离子有铝粒子和亚铁粒子，无铜离子和银离子．混合物和铁反应分别为，且质量关系如下

Cu（NO3）2+	Fe	=	Fe（NO3）2+	Cu	固体变化
	56			64	56﹣64=﹣8

则溶解质量减小
或者

2AgNO3+	Fe	=	Fe（NO3）2+	2Ag	固体变化
	56			216	56﹣218=﹣162

则溶解质量减小
反应后溶液的质量比原混合溶液质量 小．
有关反应的化学方程式为 Cu（NO3）2+Fe=Fe（NO3）2+Cu或者2AgNO3+Fe=2Ag+Fe（NO3）2
或者Fe+2HCl=FeCl2+H2↑（写一个即可）．
所以答案是：（1）焦炭；（2）上升；铁钉在潮湿的环境下和水氧气反应生锈，从而消耗了氧气，导致a侧液面上升．（3）刷漆（合理即可）．（4）Al 3+、Fe 2+；小； Cu（NO3）2+Fe=Fe（NO3）2+Cu或者2AgNO3+Fe=2Ag+Fe（NO3）2或者Fe+2HCl=FeCl2+H2↑（写一个即可）．（5）10.8kg
【考点精析】关于本题考查的金属材料的选择依据和铁的冶炼，需要了解黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金．重金属：如铜、锌、铅等；有色金属轻金属：如钠、镁、铝等；有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属；铁冶炼的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气；常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe3O4 ）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）才能得出正确答案．