Question

6．鐵是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)，人類進步所必不可少的金屬材料．
（1）圖1為鐵元素在元素周期表中的信息，鐵元素的原子序數(shù)為28，亞鐵離子（Fe²⁺）的核外電子數(shù)為24．
（2）健康人體內(nèi)，總量4～5g的鐵元素主要以化合物（選填“單質(zhì)”、“化合物”）形式存在，缺鐵會患上c（填字母）．
a．骨質(zhì)疏松    b．甲狀腺疾病    c．貧血癥    d．侏儒癥
【實驗一】興趣小組通過如圖2實驗研究鐵的冶煉

（3）試寫出一氧化碳和氧化鐵在高溫下生成鐵的化學(xué)反應(yīng)方程式3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
（4）實驗一段時間后，觀察到B處澄清石灰水變渾濁；
A處紅棕色固體變?yōu)楹谏�，小明將所得的黑色固體物質(zhì)放入足量的稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)有少量氣泡．寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，說明黑色固體物質(zhì)c（填字母）．
a．不含鐵    b．一定全部是鐵    c．含有鐵
【資料1】已知鐵的氧化物均能逐步失去其中的氧，最終被還原為鐵．
Fe₂O₃$\stackrel{400～500℃℃}{→}$Fe₃O₄$\stackrel{600℃～680℃}{→}$FeO$\stackrel{700℃～800℃}{→}$Fe
【資料2】實驗研究表明：該實驗得到是四氧化三鐵與鐵粉的混合物
【實驗二】研究后興趣小組用圖3實驗研究實驗一所得黑色粉末中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)

【資料3】氫氧化鈉溶液和石灰水類似都可以與二氧化碳反應(yīng)，但吸收能力比石灰水強
（5）從安全與規(guī)范的角度考慮，裝置B的作用是防止氫氧化鈉溶液倒吸，炸裂玻璃管裝置C后面應(yīng)連接D（選填裝置序號）
（6）鐵與四氧化三鐵的混合物10g充分反應(yīng)后，玻璃管中剩余固體（單質(zhì)鐵）的質(zhì)量為7.6g．請計算10g黑色粉末中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素周期表的信息以及離子形成過程來分析；
（2）根據(jù)元素在人體內(nèi)的存在形式以及鐵元素與人體健康的關(guān)系來分析；
（3）根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書寫方法、步驟進行書寫；
（4）根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)來分析；根據(jù)鐵的化學(xué)性質(zhì)來分析；
（5）根據(jù)尾氣中含有一氧化碳來分析；
（6）由混合物的質(zhì)量和固體減少的質(zhì)量根據(jù)四氧化三鐵和一氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式可知固體減少的質(zhì)量就是四氧化三鐵中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)氧元素的質(zhì)量從而求出四氧化三鐵的質(zhì)量進而求出混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）鐵的原子序數(shù)為26，在原子中原子序數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)，故鐵原子有26個電子，形成亞鐵離子時失去了2個電子，故亞鐵離子還有24個電子；
（2）元素在人體內(nèi)主要是以化合物的形式存在的，缺鐵易患貧血，故選c；
（3）一氧化碳還原氧化鐵，主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）產(chǎn)生的二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣白色沉淀和水，所以實驗一段時間后，觀察到B處澄清石灰水變渾濁；
鐵能與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，此現(xiàn)象說明黑色固體中含有鐵，但不一定全部是鐵，化學(xué)方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（5）從安全與規(guī)范的角度考慮，裝置B的作用是防止氫氧化鈉溶液倒吸，炸裂玻璃管，尾氣中含有有毒的一氧化碳氣體，不能直接排放到空氣中，需將其點燃處理，故選：D；
（6）設(shè)四氧化三鐵的質(zhì)量為x，由四氧化三鐵和一氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式可知固體減少的質(zhì)量就是四氧化三鐵中氧元素的質(zhì)量可知：
Fe₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂        減少的質(zhì)量
232                           232-168=64
x                           10g-7.6g=2.4g
$\frac{232}{x}$=$\frac{64}{2.4g}$
x=8.7g
則混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{10g-8.7g}{10g}$×100%=13%
答：10g黑色粉末中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)為13%．
故答案為：（1）26，24；
（2）化合物，c；
（3）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）渾濁；
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，c；
（5）防止氫氧化鈉溶液倒吸，炸裂玻璃管，D；
（6）13%．

點評 本題主要考查有關(guān)化學(xué)方程式的計算，難度較大．解答本題的關(guān)鍵是找到物質(zhì)間的差量，運用差量法來求解．