Question

5．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．以上叙述中不涉及到B（选填序号）．
A．合金   B．无机非金属材料   C．合成材料   D．复合材料
（二）铁锈成分的探究
（3）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）．
（4）铁锈组分的确定
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多余空温度为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．
①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
②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．

Answer 1

分析 （一）（1）根据铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜进行分析；
（2）根据材料的分类解答；

（二）（3）根据铁生锈的条件进行解答；
（4）根据铁与水和氧气作用下生成氢氧化亚铁进行分析；
①根据草酸分解生成水、二氧化碳、一氧化碳，在一氧化碳参与反应之前，需要先将二氧化碳和水除去进行分析；
③根据浓硫酸有吸水性，碱石灰会与二氧化碳反应进行分析；

解答 解：（一）（1）硫酸铜溶液遇到金属铁时，铁与硫酸铜发生置换反应能生成金属铜，化学方程式为：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；
（2）不锈钢丝属于金属材料，聚乙烯纤维属于合成材料，耐酸防护服材料属于复合材料，故选：B；
（二）（3）铁生锈时，需要水分和氧气同时存在，当有盐类物质存在时，生锈速度加快，故选：C；
（4）①依据质量守恒定律可知，生成物中有氢元素，所以反应物中也必须有氢元素，草酸H₂C₂O₄分解生成水、二氧化碳、一氧化碳，在一氧化碳参与反应之前，需要先将二氧化碳和水除去，浓硫酸有吸水性，氢氧化钠会与二氧化碳反应，要先除二氧化碳，在除水蒸气，所以洗气瓶B中应盛放氢氧化钠溶液，故选：c；
②浓硫酸有吸水性，碱石灰会与二氧化碳反应，加热到了300℃，所以一氧化碳不会还原氧化铁，浓硫酸增加的质量是水的质量，来自铁锈，碱石灰增加的质量来自碳酸亚铁分解生成的二氧化碳，所以依据元素守恒进行计算
设碳酸亚铁的质量为y，$\frac{12}{116}$×y=$\frac{12}{44}$×2.2g，y=5.8g，
所以Fe₂O₃•xH₂O为：25.4g-5.8g=19.6g，氧化铁的质量为：$\frac{160}{196}$×19.6g=16g，$\frac{2x}{160+18x}$×19.6g=$\frac{2}{18}$×3.6g，解得x=2；
故答案为：
（一）（1）Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；（或其它可溶性铜盐与铁反应）（2）B；
（二）（3）C；（4）①c； ②5.8； 2

点评 本题考查一氧化碳还原铁的氧化物的步骤、现象、化学反应式的书写，以及用不同的方法验证铁的存在，需要同学们具有比较全面的化学知识．