题目内容
5．（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
（3）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）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$\stackrel{H_{2}、O_{2}、CO_{2}}{→}$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22.5g，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．度高于500℃时铁的氧化物才能被CO还原．
（1）装配好实验装置后，首先要检查装置的气密性．
（2）装置A中的反应为：H2C2O4（草酸）$→_{△}^{浓硫酸}$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．足量氢氧化钠浓溶液
（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1.1g．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=3.6，b=14.4．
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；
（3）根据胃酸的主要成分是盐酸，盐酸和铁反应会生成氯化亚铁和氢气进行分析；
（二）（1）根据铁生锈的条件进行解答；
（2）根据铁与水和氧气作用下生成氢氧化亚铁进行分析；
（3）①根据有气体参加或生成的反应，组装好仪器后，要先检验装置气密性，再装药品进行反应；
②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；
④根据空气中的二氧化碳、水会与碱石灰反应进行分析；
（三）（1）根据一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳进行分析；
（2）根据碳酸亚铁分解生成氧化亚铁和二氧化碳，一氧化碳还原氧化铁的三个阶段的反应可知，M点实际是一氧化碳将氧化铁还原生成了氧化铁和碳酸亚铁分解生成氧化亚铁的质量之和，结合前面计算出的碳酸亚铁的质量、氧化铁的质量即可求出M点的数值．
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；
（3）胃酸的主要成分是盐酸，盐酸和铁反应会生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl2+H2↑；
（二）（1）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；
（2）铁与水和氧气作用下生成氢氧化亚铁，化学方程式为：2Fe+O2+2H2O═2Fe（OH）2；
（3）①有气体参加或生成的反应，组装好仪器后，要先检验装置气密性，再装药品进行反应；
②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；
③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=$\frac{12}{44}$×1.1g
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
x=2；
④空气中的二氧化碳、水会与碱石灰反应，导致F装置中收集的二氧化碳质量偏大，所以碳酸亚铁质量偏大，Fe2O3•xH2O，所以x质量偏大；
（三）（1）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2；
（2）设碳酸亚铁生成的氧化亚铁质量为a，
FeCO3→FeO
116 72
5.8g a
$\frac{116}{5.8g}=\frac{72}{a}$
a=3.6g
氧化铁生成的氧化亚铁质量为b，
Fe2O3→2FeO
160 144
16g b
$\frac{160}{16g}=\frac{144}{b}$
b=14.4g
所以M=14.4g+3.6g=18g．
故答案为：
（一）（1）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；
（2）B；
（3）Fe+2HCl═FeCl2+H2↑；
（二）（1）C；
（2）2Fe+O2+2H2O═2Fe（OH）2；
（三）（1）检查装置的气密性；
（2）c；
（3）5.8，2；
（4）偏大，偏大；
（三）（1）Fe2O3+3CO $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2；
（2）3.6，14.4．
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．
| A． | （NH4）2SO4、NaNO3、KCl、 | B． | K2SO4、KNO3、KMnO4 | ||
| C． | Na2SO4、NaCl、Na2CO3 | D． | CaCl2、NaNO3、KOH |
| A． | 98千克 | B． | 100千克 | C． | 102千克 | D． | 104千克 |
【查阅资料】白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色．
【实验设计】
①如图装置A中盛放的液体名称是石灰水．
②如图装置的正确连接顺序是：CBAD（填字母，且每套装置限用一次）．
【进行猜想】若装置连接正确，有关无色气体成分的猜想和对应的实验现象如下表：
| 无色气体的成分 | 对应的实验现象 | ||
| 装置A中的液体 | 装置B中的固体 | 装置C中的固体 | |
| 猜想一：只有CO | 变浑浊 | 无明显现象 | 变红 |
| 猜想二：有一氧化碳和氢气 | 变浑浊 | 变蓝 | |
| 猜想三：只有H2 | 无变化 | 变蓝 | |
【拓展延伸】铁元素可以形成三种氧化物，分别是Fe2O3、Fe3O4 和FeO（黑色）．将CuO换为某黑色粉末（可能由一种或几种铁的氧化物组成），仍用如图装置按原连接顺序进行实验，充分反应至铁的氧化物全部转化为铁，装置C需做的一处改进是将酒精灯换成酒精喷灯．
【数据分析】假设上述实验中每一步吸收都是完全的，若黑色粉末的质量为4.8g，反应后装置A的增重为1.1g，装置B的增重为0.9g，则黑色粉末的成分是四氧化三铁与氧化亚铁的混合物．
①组成元素相同 ②构成不同 ③化学性质相同 ④水中通入氧气生成双氧水 ⑤都能发生分解反应，生成氧气．
| A． | ①②③ | B． | ③④⑤ | C． | ①②⑤ | D． | ①②③④ |
| A． | 把活性炭投入到红墨水中墨水红色褪去--发生了化学变化 | |
| B． | 气体受热膨胀--气体分子受热体积变大 | |
| C． | 把燃烧着的木条伸入集气瓶中木条熄灭--瓶中气体一定是二氧化碳 | |
| D． | 用嘴吹灭燃烧着的蜡烛--降低蜡烛的温度 |