Question

構建知識網絡是一種重要的學習方法．圖為某校化學學習小組的小陽同學繪制的鐵的化學性質網絡示意圖．請分析回答下列問題：
（1）反應①中可用

 

（填化學式）作還原劑；
（2）寫出高爐中發生的反應①的化學方程式：

 

；寫出反應③的化學方程式

 

；
（3）反應②導致每年有大量的鋼鐵銹蝕，為阻止該反應的發生，人們常采用在鋼鐵表面涂刷油漆或鍍上其它金屬等方法．這兩種方法的共同原理是阻止鋼鐵與

 

接觸；
（4）該化學學習小組為了分析生鐵中鐵的含量，進行了如下實驗研究：取12g生鐵與10%的鹽酸反應，并繪制了加入鹽酸質量與放出氣體質量的關系圖（見下圖）．（說明：生鐵中雜質不溶于水，不與鹽酸、硫酸銅溶液反應．）

①鐵完全反應用去鹽酸的質量為

 

g．
②生鐵中鐵的質量分數為多少？（寫出計算過程，結果保留到小數點后一位）

 

（5）某同學列出了如下計算式：生鐵與鹽酸剛好反應完全時所得溶液質量=（146+12-a）g，小明對該計算式提出了質疑，請指出其中的錯誤

 

．
（6）小華另設計了一個實驗方案：用12g生鐵粉與20%的硫酸銅溶液反應來分析生鐵中鐵的含量．請你畫出加入硫酸銅溶液質量與固體質量變化關系的曲線．

Answer 1

分析：（1）常用的還原劑有碳、一氧化碳和氫氣三種；
（2）高爐煉鐵是用一氧化碳還原氧化鐵；鐵置換銅是鐵和銅的鹽溶液反應；
（3）鐵生銹的條件是鐵與氧氣和水同時接觸；
（4）有圖可直接看出完全反應消耗鹽酸溶液的質量，根據鐵和鹽酸反應的方程式，利用鹽酸溶質質量可得到參加反應的鐵的質量，進而求出生鐵中鐵的質量分數；
（5）反應后溶液質量=參加反應的固體質量+液體質量-沉淀質量-氣體質量；
（6）此圖的起點容易找到，關鍵是找到拐點，即鐵和硫酸銅恰好完全反應時消耗的硫酸銅溶液的質量，和剩余固體的質量．

解答：解：（1）可以做還原劑有C或H₂或CO，所以在①處可任寫一個．
（2）高爐煉鐵是一個復雜的過程，其中主要是利用焦炭和氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來，方程式為Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
鐵和銅的鹽溶液反應可把銅置換出來，如方程式有Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu或Fe+CuCl₂═FeCl₂+Cu或 Fe+Cu（NO₃）₂═Fe（NO₃）₂+Cu．
（3）鐵生銹的條件是鐵與氧氣和水同時接觸，所以防止鐵生銹的原理就是使鐵隔絕空氣和水（或氧氣和水）．
（4）①有圖可知鐵完全反應時消耗的鹽酸質量是146g．
②解：設與鹽酸反應的鐵的質量為x．
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56   73
x     146 g×10%=14.6 g

56

x

=

73

14.6g

 
解得：x=11.2g
生鐵中鐵的質量分數為：

11.2g

12g

×100%=93.3%
答：生鐵中鐵的質量分數為93.3%． 
（5）因為溶液質量不包括氫氣質量和剩余雜質的質量，所以還要減去雜質的質量．
（6）鐵和硫酸銅還未反應時固體就是鐵質量為12g，故起點應從縱軸上12開始畫起；
然后找拐點，即鐵和硫酸銅恰好完全反應時消耗的硫酸銅溶液質量及固體質量，
設鐵和硫酸銅恰好完全反應時消耗硫酸銅溶液為y，生成銅為z
Fe+CuSO₄ ═FeSO₄ +Cu
56      160           64
11.2g   20%?y          z

56

160

=

11.2g

20%?y

      y=160g

160

64

=

20%?y

z

      z=12.8g
12g生鐵中所含雜質為：12g-11.2g=0.8g
所以鐵和硫酸銅恰好完全反應時固體質量為：12.8g+0.8g=13.6g
即拐點處橫坐標值為160，縱坐標值為13.6，然后把拐點和起點連起來，并且在拐點后畫一條平行于x軸的直線，就得到了所要的曲線圖．
故答案為：（1）CO；（2）Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂，Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（3）空氣和水；
（4）①146，②93.3%；
（5）溶液質量不包括剩余雜質的質量，所以還要減去雜質的質量；
（6）

點評：此題是綜合性較強的題目，包括的問題較多，涉及的知識面很廣，屬于難度較大的題目．