Question

3．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
某品牌的麦片中含微量铁粉，食用后可在胃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↑．
（二）铁锈成分的探究
（1）如图为某兴趣小组探究铁生锈的三个实验，最先观察到铁锈的是C（选填序号）．

（2）铁生锈的主要过程为：Fe $\stackrel{O_{2}、H_{2}O}{→}$  Fe（OH）₂ $\stackrel{O_{2}、H_{2}O}{→}$ Fe（OH）₃ $\stackrel{风吹日晒}{→}$Fe₂O₃•xH₂O
次要过程为：Fe$\stackrel{O_{2}、CO_{2}、H_{2}O}{→}$ FeCO₃
写出Fe→Fe（OH）₂反应的化学方程式2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
（3）铁锈组成成分的确定
某铁锈成分为Fe₂O₃•xH₂O和FeCO₃．为确定其组成，兴趣小组称取此铁锈样品25.4g，在科研人员的指导下用如图装置进行实验．

【查阅资料】①Fe₂O₃•xH₂O失去结晶水温度为110℃，FeCO₃在282℃分解为FeO和CO₂．②温度高于500℃时铁的氧化物才能被CO还原．③碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙．
①装配好实验装置后，首先要检查装置气密性．
②装置A中的反应为：H₂C₂O₄（草酸）CO↑+CO₂↑+H₂O．通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶B中应盛放c（选填序号）．
a．浓硫酸           b．澄清的石灰水        c．氢氧化钠溶液
③现控制D装置中的温度为300℃对铁锈进行热分解，直至D装置中剩余固体质量不再变化为止，冷却后装置E增重3.6g，装置F增重2.2g．
则样品中FeCO₃的质量m（FeCO₃）=5.8g，x=2．
④若缺少G装置，测得的m（FeCO₃）偏大（选填“偏大”、“偏小”、“不变”，下同），
x的值会偏大．
（三）炼铁过程的探究
（1）写出工业上用赤铁矿（主要成分Fe₂O₃）炼铁主要原理的化学方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【查阅资料】用CO还原Fe₂O₃炼铁的过程大致分为三个阶段：
阶段1：3Fe₂O₃+CO$\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）．将上述300℃热分解后的D装置中剩余固体继续分阶段升温，进行CO还原铁的氧化物炼铁过程的探究．加热时测定D中剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示．图中M点对应的a=18．

Answer 1

分析 （一）铁能和胃液中的稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气；
（二）铁和水、氧气同时接触时容易生锈，氯化钠溶液能够促进铁生锈；
铁和水、氧气反应生成氢氧化亚铁；
凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；  
氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳，并且能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水；
根据装置中的质量变化情况可以进行相关方面的计算；
碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳；
（三）高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；
图中M点对应的a点是反应生成氧化亚铁的质量．

解答 解：（一）铁和稀盐酸反应的化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
故填：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（二）（1）如图为某兴趣小组探究铁生锈的三个实验，最先观察到铁锈的是C，这是因为氯化钠溶液能够促进铁生锈．
故填：C．
（2）Fe→Fe（OH）₂反应的化学方程式为：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
故填：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
（3）①装配好实验装置后，首先要检查装置气密性．
故填：检查装置气密性．
②通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶B中应盛放氢氧化钠溶液，用来吸收二氧化碳气体．
故填：c．
③设碳酸亚铁质量为m，
装置F增重2.2g，说明碳酸亚铁分解生成了2.2g二氧化碳，装置E增重3.6g，说明铁锈中的结晶水的质量是3.6g，
FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，
 116        44
  m         2.2g
$\frac{116}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$，
x=5.8g，
铁锈中氧化铁质量为：25.4g-5.8g-3.6g=16g，
根据题意有：16g：3.6g=160：18x，
x=2．
故填：5.8；2．
④若缺少G装置，空气中的水蒸气和二氧化碳会进入F中，导致二氧化碳质量偏大，从而导致测得的碳酸亚铁质量偏大；
碳酸亚铁质量偏大时，会导致计算的氧化铁质量偏小，从而导致测定的x值偏大．
故填：偏大；偏大．
（三）（1）写出工业上用赤铁矿（主要成分Fe₂O₃）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\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）图中M点对应的a点是反应生成氧化亚铁的质量，铁锈中铁元素质量为：5.8g×$\frac{56}{116}$×100%+16g×$\frac{112}{160}$×100%=14g，则生成氧化亚铜质量为：
14g÷（$\frac{56}{72}$×100%）=18g，
图中M点对应的a=18．
故填：18．

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．