Question

7．鐵是生活中常用的金屬，請(qǐng)你根據(jù)學(xué)習(xí)回答下列問(wèn)題
（1）金屬元素在自然界中分布很廣，除極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀）以單質(zhì)形式存在，其余大多數(shù)以化合物的存在．金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在．含有礦物的巖石稱(chēng)作為礦石．鐵的礦物主要有赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦等，生產(chǎn)生活中常用金屬礦物冶煉金屬，而一般情況下，不選擇黃鐵礦（FeS₂）來(lái)煉鐵，原因之一是產(chǎn)生二氧化硫污染空氣原因二是生成的二氧化硫會(huì)污染空氣．
（2）冬天使用的“取暖片”中，發(fā)熱劑的主要成分有鐵粉、活性炭、氯化鈉、水等，發(fā)熱劑需接觸到空氣才會(huì)發(fā)熱，原因是鐵要與水、氧氣等物質(zhì)共同作用才會(huì)“生銹”．
（3）第一種新型材料納米級(jí)Fe粉在空氣中易自燃，它能用作高效催化劑．實(shí)驗(yàn)室采用還原法制備納米級(jí)Fe粉，其流程如圖1所示：

①完成上述制作工藝Ⅱ中發(fā)生置換反應(yīng)的化學(xué)方程式（氮?dú)獠粎⑴c反應(yīng)）：H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl．
②在制備納米級(jí)Fe粉的工藝流程中，通入N₂的目的是防止生成的鐵粉遇氧氣自燃．
第二種新型納米材料MFe₂O_X（3＜x＜4）中M表示+2價(jià)的金屬元素，在反應(yīng)中化合價(jià)不發(fā)生變化．常溫下，MFe₂O_X能使工業(yè)廢氣中的SO₂轉(zhuǎn)化為S，轉(zhuǎn)化流程如下所示：已知MFe₂O_y中Fe為+3價(jià)．
MFe₂O_X$→_{SO_{2}}^{常溫下}$MFe₂O_y
③比較X小于Y（填大于、對(duì)于或小于）．
④該化學(xué)反應(yīng)中SO₂不是 （填是或不是）催化劑．
（4）為了研究煉鐵的主要反應(yīng)原理，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)用一氧化碳還原氧化鐵做實(shí)驗(yàn)．裝置如圖2所示．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①組裝好儀器后，檢查氣密性并在玻璃管中裝入紅色氧化鐵粉末后的實(shí)驗(yàn)操作順序?yàn)閐cab．
a．通一氧化碳
b．點(diǎn)燃給硬質(zhì)玻璃管加熱的酒精噴燈
C．點(diǎn)燃處理尾氣的酒精燈
d．檢驗(yàn)一氧化碳的純度
②實(shí)驗(yàn)中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)可以觀察到的現(xiàn)象為：紅色固體變黑色．
③焦炭和一氧化碳都能在高溫下跟鐵礦石中的氧化鐵反應(yīng)，生成鐵和二氧化碳，試寫(xiě)出焦炭與氧化鐵反應(yīng)的方程式：3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑．
④右側(cè)尾氣處理的原理用化學(xué)方程式表示為：2CO+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO₂．
⑤某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組為了測(cè)定某煉鐵廠生產(chǎn)出來(lái)的生鐵（鐵碳合金，其中含碳量2～4.3%）是否達(dá)到要求，取來(lái)了一些生鐵樣品，并取稀鹽酸100g，平均分成4份，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：

實(shí)驗(yàn)	1	2	3	4
稀鹽酸的質(zhì)量/g	25	25	25	25
加入樣品的質(zhì)量/g	3	6	9	12
生成的H2質(zhì)量/g	0.1	0.2	0.25	m

Ⅰ上表中的m的數(shù)值為0.25．
Ⅱ試計(jì)算這種生鐵樣品中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并判斷是否達(dá)到要求．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）

Answer 1

分析 根據(jù)已有的金屬的存在狀態(tài)、煉鐵的原理、鐵銹蝕的因素分析解答，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式結(jié)合題干提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析解答即可．

解答 解：（1）極少數(shù)不活潑的金屬是以單質(zhì)形式存在的，不選擇黃鐵礦（FeS₂）來(lái)煉鐵的原因是反應(yīng)能生成二氧化硫，會(huì)污染空氣，故填：?jiǎn)钨|(zhì)；產(chǎn)生二氧化硫污染空氣；
（2）鐵在與水和氧氣并存時(shí)易生銹，故填：水，氧氣；
（3）①氫氣和氯化亞鐵高溫反應(yīng)生成鐵和氯化氫氣體，故填：H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl；
②通入N₂的目的防止生成的鐵粉遇氧氣自燃，故填：防止生成的鐵粉遇氧氣自燃；
③MFe₂O_X能使工業(yè)廢氣中的SO₂轉(zhuǎn)化為S，則MFe₂O_y中的氧原子增多，故X小于Y，故填：小于；
④SO₂轉(zhuǎn)化為S，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，故不是催化劑，故填：不是；
（4）①組裝好儀器后，實(shí)驗(yàn)的順序?yàn)椋篸．檢驗(yàn)一氧化碳的純度，C．點(diǎn)燃處理尾氣的酒精燈，a．通一氧化碳，b．點(diǎn)燃給硬質(zhì)玻璃管加熱的酒精噴燈，故填：
dcab；
②一氧化碳能將氧化鐵還原為鐵，故觀察到紅色固體變黑色，故填：紅色固體變黑色；
③碳和氧化鐵高溫反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，故填：3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑；
④利用一氧化碳的可燃性進(jìn)行尾氣處理生成的是二氧化碳，故填：2CO+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO₂；
⑤根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)可以看出，m=0.25，故填：0.25；
設(shè)鐵的質(zhì)量為x
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x            0.1g
$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.1g}$
x=2.8g  
碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{3g-2.8g}{3g}×100%$≈6.7%，所以不符合要求．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是金屬的知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，難度較大，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握．