Question

【題目】金屬材料在生產、生活中有廣泛的應用，人類的生產和生活都離不開金屬。

（一）鐵的應用和防護

（1）常州地鐵的軌道主要材料是鐵合金制作的，其硬度比純鐵________。

（2）鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的_________等物質發生化學反應的結果。

（3）為防止鐵生銹，通常會對鐵制品進行“烤藍”處理，烤藍是用化學方法在鐵表面生成層致密的四氧化三鐵（Fe3O4）保護膜�？舅{的原理是：在高溫下，鐵與水發生反應，生成四氧化三鐵和一種單質氣體，寫出該反應的化學反應方程式:_______。

（二）鐵的冶煉

我國勞動人民在春秋戰國時期就會治鐵煉鋼，實驗室模擬煉鐵實驗裝置如下圖所示。

（1）實驗時，應先注水片刻后再加熱的目的是___________。

（2）實驗過程中，硬質玻璃管中發生的化學方程式為___________。

（3）有同學提出黑色粉末中還可能含有Fe3O4。已知:Fe3O4能溶于稀H2SO4，且有Fe3+生成；Fe3+遇到硫氰化鉀溶液顯血紅色。為證明黑色粉末成份，該同學取少量樣品于燒杯中，加過量稀H2SO4，充分反應后，滴加少量硫氰化鉀，證明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的現象是_________。

（4）若取16g氧化鐵粉末進行實驗，反應一段時間后，經檢測剩余黑色固體成份是Fe和Fe3O4，稱量固體的質量為X，則X的范圍為_____。

Answer 1

【答案】大 水和氧氣 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑ 排除裝置中的空氣，防止出現爆炸 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 有少量氣泡產生，同時溶液顯血紅色 11.2 g <X<15.5g

【解析】

（1）合金的特性是硬度增大，熔點降低，故鐵合金硬度比純鐵大。

（2）鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的水和氧氣等物質發生化學反應的結果。

（3）依據烤藍的原理是：在高溫下，鐵與水發生反應，生成四氧化三鐵和一種單質氣體，在化學反應中元素種不變，反應物中水含有氫元素，而生成物四氧化三鐵中沒有氫元素，故猜出生成物氣體單質應該是氫氣。該反應的化學反應方程式: 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑。

（4）一氧化碳是具有可燃性氣體，當混有氧氣或空氣時，加熱可能發生爆炸，所以實驗開始時，應先注水片刻，使一氧化碳進入硬質玻璃管，把管內的空氣排出，防止加熱出現爆炸。

（5）硬質玻璃管中發生的化學方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。

（6）把少量黑色粉末于燒杯中，加過量稀H2SO4，如果黑色粉末中有鐵，鐵與稀硫酸反應，有氣泡產生，充分反應后，滴加少量硫氰化鉀，如果黑色粉末中有Fe3O4，反應后溶液中就含有Fe3+，Fe3+遇到硫氰化鉀溶液顯血紅色。

（7）采用假設法求X的取值范圍。

1、假設剩余黑色固體成份全部是鐵，則

2、假設剩余黑色固體成份全部是Fe3O4，根據鐵元素質量反應前后質量相等，則

故X的取值范圍：11.2 g<X<15.5g。