Question

19．防止金屬腐蝕，特別是鋼鐵的銹蝕是世界科學研究和技術領域中的重大問題．鐵生銹的條件為與氧氣和水同時接觸．鐵銹成分復雜，主要成分為氧化鐵（Fe₂O₃），氯化鈉物質可加速鐵的銹蝕．
用鹽酸除去鐵銹的化學方程式為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，為了防止鐵制品生銹，應采取的措施是保持表面清潔干燥（寫出一種）．
【查閱資料】小明同學發(fā)現鐵生銹是鐵與空氣中的物質發(fā)生的一系列復雜的化學反應，生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，后在在空氣中被氧化為氫氧化鐵[Fe（OH）₃]，Fe（OH）₃不穩(wěn)定，在日光照射下發(fā)生緩慢的分解反應生成氧化鐵Fe₂O₃，鐵銹的化學式可簡單表示為Fe₂O₃•nH₂O．
【提出問題】鐵銹（Fe₂O₃•nH₂O）中n的值等于多少呢？
【問題探究】小明發(fā)現實驗室中有一保管不善的鐵粉，大部分已經結塊成紅褐色，為了探究鐵銹（Fe₂O₃•nH₂O）的組成，稱取27.0g這種鐵粉樣品，按如圖1所示裝置進行實驗．

（1）為了保證實驗安全，實驗開始時應先通入一會兒一氧化碳把玻璃管中的空氣排盡，防止爆炸．
（2）A中的現象是紅棕色變?yōu)楹谏�，B中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣，D中堿石灰作用是吸收CO₂．
（3）請指出該裝置中有一處明顯不足尾氣沒有處理．
【數據處理】如圖2是加熱時間和A中固體質量關系圖象，下表是B、C中質量不再變化時B中濃硫酸、C中堿石灰裝置質量變化情況

	反應前（g）	反應后（g）
B	100	105.4
C	150	163.2

（1）n的值是3．
（2）寫出T₃-T₄時間段發(fā)生反應的化學方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）計算原樣品中單質鐵的質量分數．

Answer 1

分析 鐵與水和氧氣同時接觸時容易生銹，因此隔絕水和氧氣可以防止鐵制品生銹；鐵銹的主要成分是氧化鐵，氧化鐵能和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水；
【問題探究】一氧化碳和空氣或氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發(fā)生爆炸；高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳；
濃硫酸能夠吸收水，堿石灰能夠吸收水和二氧化碳；一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境；
【數據處理】根據反應的化學方程式和提供的數據可以進行相關方密度計算和判斷．

解答 解：鐵生銹的條件為與水和氧氣同時接觸，酸、鹽等物質可加速鐵的銹蝕．故填：氧氣和水；氯化鈉．
用鹽酸除去鐵銹的化學方程式為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，為了防止鐵制品生銹，可以保持鐵制品表面的潔凈和干燥．故填：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；保持表面清潔干燥．
【問題探究】
（1）為了保證實驗安全，實驗開始時應先通入一會兒一氧化碳把玻璃管中的空氣排盡，防止發(fā)生爆炸．
故填：通入一會兒一氧化碳把玻璃管中的空氣排盡；爆炸．
（2）A中的現象是紅棕色固體變成黑色固體，B中濃硫酸的作用是吸收反應生成的水，D中堿石灰的作用是防止二氧化碳進入C裝置．
故填：紅棕色變?yōu)楹谏�；吸收水蒸氣；吸收CO₂．
（3）該裝置中一處明顯不足是沒有處理尾氣．
故填：尾氣沒有處理．
【數據處理】
（1）加熱鐵銹時，首先失去結晶水，結晶水的質量為：27g-21.6g=5.4g，
設氧化鐵的質量為x，
反應生成水的質量為：105.4g-100g=5.4g，與左圖中數據符合；
反應生成二氧化碳質量為：163.2g-150g=13.2g，
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
160                132
x                 13.2g
$\frac{160}{132}=\frac{x}{13.2g}$，
x=16g，
根據題意有：$\frac{16g}{5.4g}=\frac{160}{18n}$，
n=3，
故填：3．
（2）T3-T4時間段時，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，發(fā)生反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）樣品中鐵銹的質量為：16g+5.4g=21.4g，
原樣品中單質鐵的質量分數為：$\frac{27.0g-21.4g}{27.0g}$×100%=20.7%，
答：原樣品中單質鐵的質量分數為20.7%．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．