Question

構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是一種重要的學(xué)習(xí)方法．圖為某校化學(xué)學(xué)習(xí)小組的小陽(yáng)同學(xué)繪制的鐵的化學(xué)性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)示意圖．請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)①中可用

 

（填化學(xué)式）作還原劑；
（2）寫(xiě)出高爐中發(fā)生的反應(yīng)①的化學(xué)方程式：

 

；寫(xiě)出反應(yīng)③的化學(xué)方程式

 

；
（3）反應(yīng)②導(dǎo)致每年有大量的鋼鐵銹蝕，為阻止該反應(yīng)的發(fā)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(xué)學(xué)習(xí)小組為了分析生鐵中鐵的含量，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)研究：取12g生鐵與10%的鹽酸反應(yīng)，并繪制了加入鹽酸質(zhì)量與放出氣體質(zhì)量的關(guān)系圖（見(jiàn)下圖）．（說(shuō)明：生鐵中雜質(zhì)不溶于水，不與鹽酸、硫酸銅溶液反應(yīng)．）

①鐵完全反應(yīng)用去鹽酸的質(zhì)量為

 

g．
②生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位）

 

（5）某同學(xué)列出了如下計(jì)算式：生鐵與鹽酸剛好反應(yīng)完全時(shí)所得溶液質(zhì)量=（146+12-a）g，小明對(duì)該計(jì)算式提出了質(zhì)疑，請(qǐng)指出其中的錯(cuò)誤

 

．
（6）小華另設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案：用12g生鐵粉與20%的硫酸銅溶液反應(yīng)來(lái)分析生鐵中鐵的含量．請(qǐng)你畫(huà)出加入硫酸銅溶液質(zhì)量與固體質(zhì)量變化關(guān)系的曲線(xiàn)．

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(yīng)；
（3）鐵生銹的條件是鐵與氧氣和水同時(shí)接觸；
（4）有圖可直接看出完全反應(yīng)消耗鹽酸溶液的質(zhì)量，根據(jù)鐵和鹽酸反應(yīng)的方程式，利用鹽酸溶質(zhì)質(zhì)量可得到參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量，進(jìn)而求出生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）反應(yīng)后溶液質(zhì)量=參加反應(yīng)的固體質(zhì)量+液體質(zhì)量-沉淀質(zhì)量-氣體質(zhì)量；
（6）此圖的起點(diǎn)容易找到，關(guān)鍵是找到拐點(diǎn)，即鐵和硫酸銅恰好完全反應(yīng)時(shí)消耗的硫酸銅溶液的質(zhì)量，和剩余固體的質(zhì)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(xiě)一個(gè)．
（2）高爐煉鐵是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其中主要是利用焦炭和氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)，方程式為Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
鐵和銅的鹽溶液反應(yīng)可把銅置換出來(lái)，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(shí)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(yīng)時(shí)消耗的鹽酸質(zhì)量是146g．
②解：設(shè)與鹽酸反應(yīng)的鐵的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

11.2g

12g

×100%=93.3%
答：生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%． 
（5）因?yàn)槿芤嘿|(zhì)量不包括氫氣質(zhì)量和剩余雜質(zhì)的質(zhì)量，所以還要減去雜質(zhì)的質(zhì)量．
（6）鐵和硫酸銅還未反應(yīng)時(shí)固體就是鐵質(zhì)量為12g，故起點(diǎn)應(yīng)從縱軸上12開(kāi)始畫(huà)起；
然后找拐點(diǎn)，即鐵和硫酸銅恰好完全反應(yīng)時(shí)消耗的硫酸銅溶液質(zhì)量及固體質(zhì)量，
設(shè)鐵和硫酸銅恰好完全反應(yīng)時(shí)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(zhì)為：12g-11.2g=0.8g
所以鐵和硫酸銅恰好完全反應(yīng)時(shí)固體質(zhì)量為：12.8g+0.8g=13.6g
即拐點(diǎn)處橫坐標(biāo)值為160，縱坐標(biāo)值為13.6，然后把拐點(diǎn)和起點(diǎn)連起來(lái)，并且在拐點(diǎn)后畫(huà)一條平行于x軸的直線(xiàn)，就得到了所要的曲線(xiàn)圖．
故答案為：（1）CO；（2）Fe₂O₃+3CO

高溫  .

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

點(diǎn)評(píng)：此題是綜合性較強(qiáng)的題目，包括的問(wèn)題較多，涉及的知識(shí)面很廣，屬于難度較大的題目．