Question

【题目】铁是现代化学工业的基础，人类进步所必不可少的金属材料。
（1）下图为铁元素在元素周期表中的信息，铁元素的原子序数为 ， 亚铁离子(Fe2＋)的核外电子数为。

（2）健康人体内，总量4～5g的铁元素主要以(选填“单质”、“化合物”)形式存在，缺铁会患上（填字母）。
a.骨质疏松 b.甲状腺疾病 c.贫血症 d.侏儒症
（3）【实验一】兴趣小组通过下图实验研究铁的冶炼

【资料1】已知铁的氧化物均能逐步失去其中的氧，最终被还原为铁。

【资料2】实验研究表明：该实验得到的是四氧化三铁与铁粉的混合物
①试写出一氧化碳和氧化铁在高温下生成铁的化学反应方程式 ；
②实验一段时间后，观察到A处B处现象分别是； ， 小明将所得的黑色固体物质放入足量的稀硫酸中，发现有少量气泡。写出产生气泡反应的化学方程式 ， 说明黑色固体物质（填字母）。
a.不含铁 b.一定全部是铁 c.含有铁
（4）【实验二】兴趣小组用下图实验研究实验一所得黑色粉末中单质铁的质量分数

【资料3】氢氧化钠溶液和石灰水类似都可以与二氧化碳反应，且吸收能力比石灰水强
①从安全与规范的角度考虑，装置C后面应连接(选填装置序号D或E)，B装置的作用是。
②铁与四氧化三铁的混合物10 g充分反应后，玻璃管中剩余固体(单质铁)的质量为8.4g。请计算10 g黑色粉末中单质铁的质量分数 。
（5）【实验三】兴趣小组为探究生铁中铁的含量（生铁中只考虑铁，碳），设计有关方案,取0.58克生铁放于试管中，实验中将注射器内76毫升稀硫酸（足量）完全注入试管中。当试管中不再产生气泡时立刻读数得到量筒中水的体积为300毫升。已知实验条件下氢气的密度为0.09g/L。

①计算生铁中铁的质量分数?（写出计算过程，氢气质量保留两位小数，结果保留到0.1℅）
②上述方法测得的生铁中铁的质量分数偏小，可能的原因是
A．没等装置冷却就读数 B．生铁中含有少量锌
C．试管中有氢气没有排出 D. 将注射器中稀硫酸全部注入试管中后忘掉夹紧弹簧夹

Answer 1

【答案】
（1）26,24
（2）化合物,c
（3）Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,红棕色固体变黑,澄清石灰水变浑浊,Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑,c
（4）E,防止倒吸,安全瓶,42%
（5）96.6%,BD
【解析】（1）由图示可知，铁的原子序数为26，亚铁离子是铁原子失去两个电子形成的，所以其核外电子数为24；（2）健康人体内，总量4～5g的铁元素主要以化合形式存在，缺铁易患贫血；（3）一氧化碳和氧化铁在高温下生成铁和二氧化碳，反应方程式为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；实验一段时间后A处红色固体会变成黑色，B处澄清石灰水变浑浊；因生成的黑色固体为铁，所以放入硫酸中，铁与硫酸反应会生成硫酸亚铁和氢气；（4）装置C可将尾气中的二氧化碳除去且将一氧化碳收集起来，所以应连接E装置以接收C中排出的液体；B装置是空瓶，作用是防止倒吸；
四氧化三铁中氧元素质量为10g-8.4g=1.6g，则四氧化三铁质量为1.6g=5.8g，则单质铁的质量分数为=42%；（5）生成氢气质量为（0.3-0.076）L0.09g/L＝0.02g
设铁的质量为x
Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑
56 2
x 0.02g
56:2=x:0.02g
x=0.56g
则单质铁的质量分数为
等质量的锌比铁产生氢气质量少，所以生铁中含有少量锌会使得计算铁的质量分数偏小，原试管中有部分空气，所以反应结束后试管内留有的氢气不影响测得氢气的体积在小，即不影响测得铁的质量分数；将注射器中稀硫酸全部注入试管中后忘掉夹紧弹簧夹，则会有少量氢气进入注射器中，使得测得氢气体积偏小，计算铁的质量分数偏小。

【考点精析】关于本题考查的金属材料的选择依据和一氧化碳还原氧化铁，需要了解黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金．重金属：如铜、锌、铅等；有色金属轻金属：如钠、镁、铝等；有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属；原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来才能得出正确答案．