Question

9．應(yīng)用廣泛的金屬．沒有金屬，生活是難以想象的．請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題：
（1）某煉鐵廠常以焦炭、赤鐵礦、空氣等為主要原料煉鐵，反應(yīng)過程如圖1所示．

其中焦炭的作用是提供熱量和生成還原劑，寫出碳與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO．
（2）生產(chǎn)鈦（Ti）的部分工藝流程圖如圖2：

寫出鎂與四氯化鈦（TiCl₄）發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；該反應(yīng)屬于置換 反應(yīng)（填基本反應(yīng)類型名稱）．上述反應(yīng)需在氬氣環(huán)境中進(jìn)行，理由是防止高溫條件下鎂和鈦被氧化．
（3）將一定量的鋅加入到稀硫酸、硫酸亞鐵和硫酸銅的混合溶液中，反應(yīng)停止后過濾，得到濾渣和濾液．向?yàn)V渣中滴加稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生．則濾渣中一定含有Fe和Cu（填化學(xué)式），濾液中一定含有的溶質(zhì)是ZnSO₄（填化學(xué)式）．
（4）一定質(zhì)量含雜質(zhì)的鐵（雜質(zhì)不溶于水，也不參與反應(yīng)）與100g 16%硫酸銅溶液恰好完全反應(yīng)，過濾得到干燥的固體6.8g，則含雜質(zhì)的鐵中的鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是93.3%（計(jì)算結(jié)果保留至0.1%）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)的原理來分析；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式的書寫方法填寫化學(xué)方程式，根據(jù)反應(yīng)類型的特點(diǎn)判斷反應(yīng)類型；
（3）根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表進(jìn)行分析，在金屬活動(dòng)性順序中，排在氫前面的金屬能與酸反應(yīng)生成氫氣，位置在前的金屬能將位于其后的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來；
（4）根據(jù)硫酸銅的質(zhì)量求出參加反應(yīng)鐵的質(zhì)量和生成銅的質(zhì)量，從而求出含雜質(zhì)的鐵的質(zhì)量是進(jìn)行解答．

解答 解：（1）焦炭在高爐中主要是提供能量及得到還原劑，高爐內(nèi)的反應(yīng)需要熱量也是需要焦炭提供；二氧化碳與焦炭在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳；故填：提供熱量和生成還原劑；C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO；
（2）TiCl₄與Mg反應(yīng)的反應(yīng)物是TiCl₄與Mg，生成物是Ti和MgCl₂，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式是TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；該反應(yīng)中TiCl₄、MgCl₂是化合物，Ti、Mg是單質(zhì)，屬于一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另外一種單質(zhì)和另外一種化合物的反應(yīng)，是置換反應(yīng)；反應(yīng)需在氬氣環(huán)境中進(jìn)行，是因?yàn)闅鍤獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可做保護(hù)氣；故填：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；置換；防止高溫條件下鎂和鈦被氧化；
（3）根據(jù)金屬活動(dòng)順序表可知，鋅比鐵活潑，鐵比銅活潑，所以加入一定量的鋅粉，首先鋅粉和硫酸銅溶液反應(yīng)，置換出單質(zhì)銅，鋅會(huì)與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅，如果鋅粉足量可以繼續(xù)與硫酸亞鐵反應(yīng)置換出鐵，由題意可知，向?yàn)V出的固體中滴加鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，說明固體中含有和稀硫酸反應(yīng)的金屬，由題可知，金屬可能是鐵或鐵和鋅，鋅會(huì)與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸鋅和銅，所以濾渣和濾液中一定含有的物質(zhì)是：銅和鐵，硫酸鋅．
故答案為：Fe和Cu；ZnSO₄；
（4）解：設(shè)：樣品中鐵的質(zhì)量為x，生成銅的質(zhì)量為y，
硫酸銅的質(zhì)量=160g×10%=16g
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56 160         64
x  16g         y
$\frac{56}{160}=\frac{x}{16g}$
x=5.6g
$\frac{160}{64}=\frac{16g}{y}$
y=6.4g
含雜質(zhì)的鐵的質(zhì)量是5.6g+（6.8g-6.4g）=6g
則鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{5.6}{6g}×100%$≈93.3%

點(diǎn)評(píng) 掌握化學(xué)方程式的計(jì)算格式和規(guī)范性，本題的難點(diǎn)是分析固體的成分的計(jì)算，一定要考慮雜質(zhì)的質(zhì)量．