Question

14．善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要方法，某研究性学习小组的同学在学习铁及其化合物知识时进行了系列研究．
I．提出问题
问题1：铁为何称为黑色金属？
问题2：铁和氧气在不同条件下能发生哪些反应？
问题3：钢铁厂在选矿时，如何测定铁矿石中的含铁量？
Ⅱ．解决问题
【问题1】上网查寻，有两种说法
a．因为在铁表面有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属
b．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属
（1）你认为正确的说法是a（填“a”或“b”）
【问题2】通过学习，已经知道铁丝在潮湿的空气中能生锈，也能在纯氧中燃烧．
（2）请写出一种防止钢铁生锈的方法涂油或刷漆；
（3）请写出铁丝在纯氧中燃烧的化学方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【问题3】同学们参观了某钢铁厂，了解到钢铁厂在选矿时测定铁矿石中含铁量的方法较多，小明结合所学知识，设计了如图所示的实验装置测定某赤铁矿样品中Fe₂O₃的质量分数．他称取l0.0g赤铁矿，当赤铁矿中的Fe₂O₃全部还原为Fe时，剩余固体在CO的保护下冷却、称量．质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与CO反应）．
（6）图中酒精灯的作用是将多余的CO气体通过燃烧除掉，防止空气的污染．
（7）该赤铁矿中Fe₂O₃的质量分数为80%（列出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）铁是在高温下炼制成，高温下会和空气中的氧气反应生成四氧化三铁或氧化亚铁，颜色都是黑色氧化物，氧化铁是红色氧化物，常温下缓慢氧化或电化腐蚀生成得到，氧化铁为红色，四氧化三铁为黑色；
（2）防止铁生锈就是使铁与水或氧气隔绝；
（3）首先根据反应原理找出反应物、生成物、反应条件，根据化学方程式的书写方法、步骤进行书写即可；
（4）根据一氧化碳有毒分析；
（5）根据反应前后质量变化利用质量差法分析Fe₂0₃的质量，进而计算该赤铁矿中Fe₂0₃的质量分数．

解答 解：（1）由于氧化铁为红色，四氧化三铁为黑色，则b的说法不正确，a说法正确．故填：a；
（2）防止铁生锈就是使铁与水或氧气隔绝，可以采用涂油或刷漆的方法．故填：涂油或刷漆；
（3）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应的化学方程式为3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
（4）由于CO有毒，不能直接排放，应该在排放尾气的导气管口放一盏燃着的酒精灯，将多余的CO气体通过燃烧除掉．故填：将多余的CO气体通过燃烧除掉，防止空气的污染；
（5）设该赤铁矿中Fe₂0₃的质量为x
Fe₂O₃ +3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，质量减少
160            112       160-112=48
x                        l0.0g-7.6g=2.4g
$\frac{160}{112}=\frac{x}{2.4g}$
x=8g
该赤铁矿中Fe₂0₃的质量分数为$\frac{8g}{10g}$×100%=80%；
故填：80%．

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．