题目内容

7．铁是生活中常用的金属，请你根据学习回答下列问题
（1）金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银）以单质形式存在，其余大多数以化合物的存在．金属化合物在自然界中以矿物的形式存在．含有矿物的岩石称作为矿石．铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿等，生产生活中常用金属矿物冶炼金属，而一般情况下，不选择黄铁矿（FeS2）来炼铁，原因之一是产生二氧化硫污染空气原因二是生成的二氧化硫会污染空气．
（2）冬天使用的“取暖片”中，发热剂的主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠、水等，发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与水、氧气等物质共同作用才会“生锈”．
（3）第一种新型材料纳米级Fe粉在空气中易自燃，它能用作高效催化剂．实验室采用还原法制备纳米级Fe粉，其流程如图1所示：

①完成上述制作工艺Ⅱ中发生置换反应的化学方程式（氮气不参与反应）：H2+FeCl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2HCl．
②在制备纳米级Fe粉的工艺流程中，通入N2的目的是防止生成的铁粉遇氧气自燃．
第二种新型纳米材料MFe2OX（3＜x＜4）中M表示+2价的金属元素，在反应中化合价不发生变化．常温下，MFe2OX能使工业废气中的SO2转化为S，转化流程如下所示：已知MFe2Oy中Fe为+3价．
MFe2OX$→_{SO_{2}}^{常温下}$MFe2Oy
③比较X小于Y（填大于、对于或小于）．
④该化学反应中SO2不是 （填是或不是）催化剂．
（4）为了研究炼铁的主要反应原理，某化学兴趣小组的同学用一氧化碳还原氧化铁做实验．装置如图2所示．请回答下列问题：
①组装好仪器后，检查气密性并在玻璃管中装入红色氧化铁粉末后的实验操作顺序为dcab．
a．通一氧化碳
b．点燃给硬质玻璃管加热的酒精喷灯
C．点燃处理尾气的酒精灯
d．检验一氧化碳的纯度
②实验中硬质玻璃管内可以观察到的现象为：红色固体变黑色．
③焦炭和一氧化碳都能在高温下跟铁矿石中的氧化铁反应，生成铁和二氧化碳，试写出焦炭与氧化铁反应的方程式：3C+2Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO2↑．
④右侧尾气处理的原理用化学方程式表示为：2CO+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO2．
⑤某学校研究性学习小组为了测定某炼铁厂生产出来的生铁（铁碳合金，其中含碳量2～4.3%）是否达到要求，取来了一些生铁样品，并取稀盐酸100g，平均分成4份，进行实验，结果如下：
实验1234
稀盐酸的质量/g25252525
加入样品的质量/g36912
生成的H2质量/g0.10.20.25m
Ⅰ上表中的m的数值为0.25．
Ⅱ试计算这种生铁样品中碳的质量分数并判断是否达到要求．（写出计算过程，计算结果保留小数点后一位）

分析 根据已有的金属的存在状态、炼铁的原理、铁锈蚀的因素分析解答，根据反应的化学方程式结合题干提供的数据进行分析解答即可．

解答 解：（1）极少数不活泼的金属是以单质形式存在的，不选择黄铁矿（FeS2）来炼铁的原因是反应能生成二氧化硫，会污染空气，故填：单质；产生二氧化硫污染空气；
（2）铁在与水和氧气并存时易生锈，故填：水，氧气；
（3）①氢气和氯化亚铁高温反应生成铁和氯化氢气体，故填：H2+FeCl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2HCl；
②通入N2的目的防止生成的铁粉遇氧气自燃，故填：防止生成的铁粉遇氧气自燃；
③MFe2OX能使工业废气中的SO2转化为S，则MFe2Oy中的氧原子增多，故X小于Y，故填：小于；
④SO2转化为S，发生了化学反应，故不是催化剂，故填：不是；
（4）①组装好仪器后，实验的顺序为：d．检验一氧化碳的纯度，C．点燃处理尾气的酒精灯，a．通一氧化碳，b．点燃给硬质玻璃管加热的酒精喷灯，故填：
dcab；
②一氧化碳能将氧化铁还原为铁，故观察到红色固体变黑色，故填：红色固体变黑色；
③碳和氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，故填：3C+2Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO2↑；
④利用一氧化碳的可燃性进行尾气处理生成的是二氧化碳，故填：2CO+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO2；
⑤根据表格提供的数据可以看出，m=0.25，故填：0.25；
设铁的质量为x
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56             2
x            0.1g
$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.1g}$
x=2.8g  
碳元素的质量分数为：$\frac{3g-2.8g}{3g}×100%$≈6.7%，所以不符合要求．

点评 本题考查的是金属的知识，综合性较强，难度较大，应该加强对基础知识的掌握．

练习册系列答案
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17．实验是科学探究的重要途径．根据下列装置和仪器的示意图．回答问题

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（2）实验室制取二氧化碳时，选择的发生装置是B（填字母，下同）．收集装置是C，写出该反应的化学方程式CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑．
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18．下列不属于利用清洁能源的是（　　）
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