Question

1．铁是生产、生活中应用很广泛的一种金属，某兴趣小组的同学在学习铁及其化合物知识时进行了下列探究活动，请你参与其中并完成下列学习内容．
【探究活动一】通过学习知道：铁在常温下能生锈，也能在纯氧中燃烧．
（1）请写出一种防止铁锅生锈的方法涂油．
（2）请写出铁丝在纯氧中燃烧的化学方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【探究活动二】某兴趣小组的同学设计了如图甲实验，探究铁、镁、铜的活动性．
（3）请你写出试管B中反应的化学方程式：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
（4）张昕同学认为该实验能得出这三种金属的活动性由强到弱依次为：镁、铁、铜；晓梅同学认为该实验设计不合理，她的理由是：没有控制变量．
（5）某兴趣小组的同学又设计了以下实验方案，你认为可行的是②③．（选填编号，下同）
①将镁片、铁片分别浸入到硫酸铜溶液中
②将镁片、铜片分别浸入到硫酸亚铁溶液中
③将铁片分别浸入到硫酸镁、硫酸铜溶液中
④将铜片分别浸入到硫酸亚铁、硫酸镁溶液中

【探究活动三】同学们参观了某钢铁厂后，设计了如图乙所示的实验装置，模拟工业炼铁的原理，他们称取10.0g赤铁矿，实验结束后称量剩余固体的质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不参与反应）．
（6）请你写出A装置中反应的化学方程式为Fe₂O₃ +3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（7）赤铁矿中含氧化铁的质量分数为80%．
（8）下列对该实验的分析正确的是②④．
①实验开始时，应先加热，再通入一氧化碳
②整套装置有一个明显的不足之处是没有进行尾气处理
③反应结束后，为避免空气污染，应立即停止通入一氧化碳
④如果氢氧化钠溶液足量，还可以利用B装置质量的增加量，计算出含杂质的质量分数
【探究活动四】冶金工业废水中常含有硝酸银和硝酸铜，某兴趣小组的同学取来一瓶废水样品，向其中加入铁粉．
（9）如图丙相关变化的图象，一定错误的是C．

Answer 1

分析 【探究活动一】
铁与水和氧气同时接触时容易生锈，因此隔绝水和氧气可以防止铁制品生锈；
铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；
【探究活动二】
铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；
对比试验要确定好常量和变量；
镁比铁活泼，铁比铜活泼；
【探究活动三】
高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；
一氧化碳有毒，具有可燃性，和空气或氧气混合达到一定程度时，遇明火会发生爆炸；
氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体；
铁比铜活泼，铜比银活泼．

解答 解：【探究活动一】
（1）用后擦干涂油可以防止铁锅生锈．
故填：涂油．
（2）铁丝在纯氧中燃烧的化学方程式为：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【探究活动二】
（3）试管B中铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
故填：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
（4）张昕同学认为该实验能得出这三种金属的活动性由强到弱依次为镁、铁、铜，晓梅同学认为该实验设计不合理，她的理由是没有控制变量，即利用的酸分别是稀盐酸和稀硫酸．
故填：没有控制变量．
（5）①将镁片、铁片分别浸入到硫酸铜溶液中时，镁片、铁片表面都附着一层红色固体，说明镁、铁都比铜活泼，不能比较镁和铁的活泼性，该选项不可行；
②将镁片、铜片分别浸入到硫酸亚铁溶液中时，镁片表面附着一层红色固体，说明镁比铁活泼，铜片无明显现象，说明铁比铜活泼，该选项可行；
③铁片浸入到硫酸镁溶液中时，无明显现象，说明镁比铁活泼，铁片浸入到硫酸铜溶液中时，铁片表面附着一层红色固体，说明铁比铜活泼，该选项可行；
④将铜片分别浸入到硫酸亚铁、硫酸镁溶液中时，都无明显现象，说明说明镁、铁都比铜活泼，不能比较镁和铁的活泼性，该选项不可行．
故填：②③．
【探究活动三】
（6）A装置中氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（7）氧化铁中氧元素质量为：10.0g-7.6g=2.4g，
氧化铁质量为：2.4g÷（$\frac{48}{160}$×100%）=8g，
赤铁矿中含氧化铁的质量分数为：$\frac{8g}{10.0g}$×100%=80%，
故填：80%．
（8）①实验开始时，如果先加热，再通入一氧化碳，可能会发生爆炸，该选项说法不正确；
②整套装置有一个明显的不足之处是没有进行尾气处理，该选项说法正确；
③反应结束后，如果立即停止通入一氧化碳，会导致铁被空气中的氧气氧化，该选项说法不正确；
④B装置质量的增加量是反应生成二氧化碳的质量，根据二氧化碳质量和反应的化学方程式可以计算氧化铁质量，进一步可以计算杂质质量，从而计算出含杂质的质量分数，该选项说法正确．
故填：②④．
【探究活动四】
（9）A、加入铁粉时，铁先和硝酸银反应，后和硝酸铜反应，因此加入铁粉一定质量后才开始生成铜，该选项对应关系正确；
B、铁和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，随着反应进行，溶液质量减小，铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，随着反应进行，溶液质量减小，当硝酸银、硝酸铜完全反应后溶液质量不再变化，该选项对应关系正确；
C、铁和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，当硝酸银完全反应后，硝酸银质量分数为零，该选项对应关系不正确；
D、铁和硝酸银反应过程中，溶液中的金属阳离子由银离子、铜离子和反应生成的亚铁离子，硝酸银完全反应后，溶液中的金属阳离子有亚铁离子和铜离子，硝酸铜完全反应后，溶液中的金属阳离子是亚铁离子，该选项对应关系正确．
故填：C．

点评 本题考查了物质的检验与鉴别方法、铁及其氧化物的性质等知识，题目难度较大，注意掌握常见金属单质及其化合物性质，明确物质检验与鉴别的实验方案的设计方法．