Question

9．应用广泛的金属．没有金属，生活是难以想象的．请你根据所学知识回答下列问题：
（1）某炼铁厂常以焦炭、赤铁矿、空气等为主要原料炼铁，反应过程如图1所示．

其中焦炭的作用是提供热量和生成还原剂，写出碳与二氧化碳反应的化学方程式C+CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO．
（2）生产钛（Ti）的部分工艺流程图如图2：

写出镁与四氯化钛（TiCl₄）发生反应的化学方程式TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；该反应属于置换 反应（填基本反应类型名称）．上述反应需在氩气环境中进行，理由是防止高温条件下镁和钛被氧化．
（3）将一定量的锌加入到稀硫酸、硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中，反应停止后过滤，得到滤渣和滤液．向滤渣中滴加稀盐酸，有气泡产生．则滤渣中一定含有Fe和Cu（填化学式），滤液中一定含有的溶质是ZnSO₄（填化学式）．
（4）一定质量含杂质的铁（杂质不溶于水，也不参与反应）与100g 16%硫酸铜溶液恰好完全反应，过滤得到干燥的固体6.8g，则含杂质的铁中的铁的质量分数是93.3%（计算结果保留至0.1%）．

Answer 1

分析 （1）根据反应的原理来分析；
（2）根据化学方程式的书写方法填写化学方程式，根据反应类型的特点判断反应类型；
（3）根据金属活动性顺序表进行分析，在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与酸反应生成氢气，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来；
（4）根据硫酸铜的质量求出参加反应铁的质量和生成铜的质量，从而求出含杂质的铁的质量是进行解答．

解答 解：（1）焦炭在高炉中主要是提供能量及得到还原剂，高炉内的反应需要热量也是需要焦炭提供；二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧化碳；故填：提供热量和生成还原剂；C+CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO；
（2）TiCl₄与Mg反应的反应物是TiCl₄与Mg，生成物是Ti和MgCl₂，因此该反应的化学方程式是TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；该反应中TiCl₄、MgCl₂是化合物，Ti、Mg是单质，属于一种单质和一种化合物反应生成另外一种单质和另外一种化合物的反应，是置换反应；反应需在氩气环境中进行，是因为氩气的化学性质稳定，可做保护气；故填：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；置换；防止高温条件下镁和钛被氧化；
（3）根据金属活动顺序表可知，锌比铁活泼，铁比铜活泼，所以加入一定量的锌粉，首先锌粉和硫酸铜溶液反应，置换出单质铜，锌会与稀硫酸反应生成硫酸锌，如果锌粉足量可以继续与硫酸亚铁反应置换出铁，由题意可知，向滤出的固体中滴加盐酸，有气泡产生，说明固体中含有和稀硫酸反应的金属，由题可知，金属可能是铁或铁和锌，锌会与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，所以滤渣和滤液中一定含有的物质是：铜和铁，硫酸锌．
故答案为：Fe和Cu；ZnSO₄；
（4）解：设：样品中铁的质量为x，生成铜的质量为y，
硫酸铜的质量=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
含杂质的铁的质量是5.6g+（6.8g-6.4g）=6g
则铁的质量分数为：$\frac{5.6}{6g}×100%$≈93.3%

点评 掌握化学方程式的计算格式和规范性，本题的难点是分析固体的成分的计算，一定要考虑杂质的质量．