Question

4．目前，我国钢铁产量居世界第一，为国民经济的发展奠定了坚实的基础．
（一） 铁的广泛应用
（1）我国在西汉时期就有“曾青得铁则化为铜”之说，用化学方程式表示其原理Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）铁与铬（Cr）、镍（Ni）等金属熔合可形成“不锈钢”，用不锈钢丝和聚乙烯纤维为原料
可制作耐酸防护服材料．其中的不锈钢丝属于 （填“属于”或“不属于”）金属材料．
（3）某品牌的麦片中含微量铁粉，食用后可在胃酸 （主要成分是盐酸） 的作用下转化为人
体可吸收的铁元素，反应的化学方程式为Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．因此食
用该麦片还可预防缺铁性贫血．
（二） 铁的性质探究
（1）能被磁铁吸引的物质一定是铁单质吗？
【实验验证】①将细铁丝在纯氧中完全燃烧，主要反应的化学方程式为3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
②将反应后的黑色固体用磁铁检验，能被吸引．
【实验结论】能被磁铁吸引的物质不一定（填“一定”或“不一定”） 是铁单质．
（三） 炼铁过程的探究
（1）写出工业上用赤铁矿炼铁主要原理的化学方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【查阅资料】用CO还原Fe₂O₃炼铁的过程大致分
为三个阶段：500～600℃
阶段1：3Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;500～600℃\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂
阶段2：Fe₃O₄+CO $\frac{\underline{\;600～700℃\;}}{\;}$3FeO+CO₂
阶段3：FeO+CO$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$ Fe+CO₂
（2）在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的CO与Fe₂O₃进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线，如图1所示．则图中M点对应的a=18.0．
（四） 炼铁过程的思考
（1）据资料统计显示，2013年我国粗钢产量已近8亿吨．若用含氧化铁80%的赤铁矿炼铁，生产8.4亿吨铁，至少产生多少亿吨二氧化碳？需这样的赤铁矿石多少亿吨？
（2）大气中CO₂含量增加会导致“温室效应”加剧，科学家认为，人类不仅要努力减少CO₂的排放，更重要的是将CO₂转化为有用物质．如将CO₂转化为化工原料乙烯（C₂H₄），其反应的微观过程如图2所示：

请写出上述反应的化学方程式：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$C₂H₄+4H₂O．

Answer 1

分析 （一） 铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；
金属材料包括金属单质和合金；
铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气；
（二） 铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；
（三）高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；
根据图中提供的数据和信息可以进行相关方面的计算；
（四）根据提供的数据可以进行相关方面的计算；
根据图中提供的信息可以书写反应的化学方程式．

解答 解：（一） （1）我国在西汉时期就有“曾青得铁则化为铜”之说，说的是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
故填：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）不锈钢丝是合金，属于金属材料．
故填：属于．
（3）铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
因此食用该麦片还可预防缺铁性贫血．
故填：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；缺铁性贫血．
（二）将细铁丝在纯氧中完全燃烧生成四氧化三铁，反应的化学方程式为：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
将反应后的黑色固体用磁铁检验，能被吸引，因此能被磁铁吸引的物质不一定是铁单质．
故填：不一定．
（三）（1）工业上用赤铁矿炼铁主要原理的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）由提供的信息可知，M点对应的物质是氧化亚铁，G点对应的物质是铁，铁的质量是14.0g时，设氧化亚铁质量为x，
FeO+CO$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$ Fe+CO₂，
72            56
x            14.0g
$\frac{72}{x}$=$\frac{56}{14.0g}$，
x=18.0g，
故填：18.0．
（四） （1）设需要赤铁矿质量为y，生成二氧化碳质量为z，
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
160           112  132
y×80%      8.4亿t  z
$\frac{160}{y×80%}$=$\frac{112}{8.4亿t}$=$\frac{132}{z}$，
y=15亿t，z=9.9亿t，
答：若用含氧化铁80%的赤铁矿炼铁，生产8.4亿t铁，至少产生9.9亿吨二氧化碳，需这样的赤铁矿石15亿t．
（2）由图中信息可知，二氧化碳和氢气反应生成了乙烯和水，反应的化学方程式为：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$C₂H₄+4H₂O．
故填：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$C₂H₄+4H₂O．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．