Question

钢铁是使用最多的金属材料．
（1）铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与

氧气、水

发生化学反应的过程．铝比铁活泼，但铝具有很好的抗腐蚀性能，其原因是

铝与空气中的氧气反应，表面形成致密的氧化铝薄膜

．
（2）将磁铁矿（主要成分是Fe₃O₄）冶炼成铁的化学方程式是

4CO+Fe₃O₄

高温  .

3Fe+4CO₂

．生铁冶炼成钢的过程中，含碳量适当

降低

（选填“升高”或“降低”）．
（3）实验室模拟炼铁原理进行实验，得到的尾气是CO和CO₂的混合气体．现欲利用如图装置将该混合气体进行分离，图中a、b、c、d均为活塞．
①检查装置的气密性．
甲、乙、丙装置内放入一定量水，使长导管口浸没在水面以下，关闭b、c，打开a、d，并在最右端导管口接注射器．当向外缓慢拉动注射器活塞时，如果整套装置气密性良好，则能观察到的现象是

甲、乙、丙装置内长导管口均有气泡冒出

．
②分离CO和CO₂的混合气体．
可供选择的试剂有：稀硫酸、浓硫酸、氢氧化钠溶液、澄清石灰水．
步骤Ⅰ：关闭b、c，打开a、d，缓缓通入混合气体，甲中发生反应的化学方程式为

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

；若乙装置中的现象是

石灰水未变浑浊

，说明甲装置中的反应是充分的；丙中试剂为

浓硫酸

．通过此步实验，分离出的气体是

CO

．
步骤Ⅱ：关闭

a、d

，打开

b、c

，让分液漏斗中的稀硫酸缓缓流下至不再产生气泡时，关闭b．通过此步实验，即可分离出另一种气体．
（4）铁元素可以形成3种氧化物，分别是FeO、Fe₂O₃ 和Fe₃O₄．取29g的固体样品，在高温时与足量CO充分反应，生成的气体被足量澄清石灰水吸收，得到50g沉淀．由此分析，原样品可能是

BD

（选填字母）．
A．Fe₂O₃      B．Fe₃O₄       C．FeO和Fe₃O₄的混合物     D．Fe₂O₃和FeO的混合物．

Answer 1

分析：（1）从金属生锈及防治角度分析，根据铝在空气容易形成致密的氧化物，因此抗腐蚀性能很好，进行解答；
（2）根据已有的知识进行分析，一氧化碳具有还原性，能将四氧化三铁还原为铁．
（3）①由图，推测检查图中装置气密性的方法；步骤Ⅰ：考虑二氧化碳与氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液的反应，分离出一氧化碳；步骤Ⅱ：考虑碳酸钠与稀硫酸反应，分离出二氧化碳气体；
（4）本题原固体粉末的质量为29g则过滤所得沉淀的质量是50g；然后根据碳酸钙沉淀的质量可以求出铁氧化合物中氧元素的质量再进行判定．

解答：解：（1）铁制品锈蚀，实际上是铁跟空气中的水、氧气等发生化学反应的缘故．根据铝在空气容易形成致密的氧化物，所以铝在空气中具有很好的抗腐蚀性能的原因是：铝与空气中的氧气反应，表面形成致密的氧化铝薄膜；
（2）一氧化碳能与四氧化三铁反应生成铁和二氧化碳，钢能用于建筑材料，所以本题答案为：4CO+Fe₃O₄

高温  .

3Fe+4CO₂
（3）①检查装置的气密性．甲、乙、丙装置内放入一定量水，使长导管口浸没在水面以下，关闭b、c，打开a、d，并在最右端导管口接注射器．当向外缓慢拉动注射器活塞时，如果整套装置气密性良好，则能观察到的现象是 甲、乙、丙装置内长导管口均有气泡冒出．
②分离CO和CO₂的混合气体．可供选择的试剂有：稀硫酸、浓硫酸、氢氧化钠溶液、澄清石灰水．
步骤Ⅰ：关闭b、c，打开a、d，缓缓通入混合气体，甲中发生反应的化学方程式为2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；若乙装置中的现象是 石灰水未变浑浊，说明甲装置中的反应是充分的；丙中试剂为 浓硫酸．通过此步实验，分离出的气体是 CO．
步骤Ⅱ：关闭 a、d，打开 b、c，让分液漏斗中的稀硫酸缓缓流下，与碳酸钠反应至不再产生气泡时，关闭b．通过此步实验，即可分离出另一种气体二氧化碳．
（4）解：设生成50g碳酸钙沉淀需反应的二氧化碳的质量为x
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O
44             100
x              50g

44

100

=

x

50g

，解得x=22g
根据质量守恒定律二氧化碳中一半的氧元素来自于铁的氧化物；
故铁氧化合物中氧元素的质量为：22g×

32

44

×

1

2

═8g
铁氧化合物中铁、氧元素的质量比为：（29g-8g）：8g=21：8
设铁氧两元素的原子个数比

56m

16n

=

21

8

，则

m

n

=

3

4

，故铁和氧两种元素形成的固体粉末中铁、氧两元素的原子个数比为3：4．则
A、Fe₂O₃的中铁、氧两元素的原子个数比为2：3，故错误；
B、原粉末可能是四氧化三铁，故正确；
C、FeO和Fe₃O₄的混合物，不可能，故错误；
D、FeO中铁、氧两元素的原子个数比为1：1；Fe₂O₃的中铁、氧两元素的原子个数比为2：3；
1：1＞3：4＞2：3；故两者混合可能为3：4；可能是FeO和Fe₂O₃的混合物；故正确．
故选B、D．
故答案为：（1）氧气、水；铝与空气中的氧气反应，表面形成致密的氧化铝薄膜
（2）4CO+Fe₃O₄

高温  .

3Fe+4CO₂．降低
（3）①甲、乙、丙装置内长导管口均有气泡冒出．
②步骤Ⅰ：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O； 石灰水未变浑浊，浓硫酸． CO．
步骤Ⅱ：a、d，b、c，
（4）BD

点评：本题考查学生对金属的性质及金属锈蚀的条件及其防护措施的理解与在解题、生活中应用的能力．