5.(一)铁的广泛应用
(1)我国在西汉时期就有“曾青得铁则化为铜”之说,用化学方程式表示其原理Fe+CuSO
4=FeSO
4+Cu.
(2)铁与铬(Cr)、镍(Ni)等金属熔合可形成“不锈钢”,用不锈钢丝和聚乙烯纤维为原料可制作耐防护服材料.以上叙述中不涉及到B(选填序号).
A.合金 B.无机非金属材料 C.合成材料 D.复合材料
(3)某品牌的麦片中含微量铁粉,食用后可在胃酸的作用下转化为人体可吸收的铁元素,反应的化学方程式为Fe+2HCl═FeCl
2+H
2↑.
(二)铁锈成分的探究
(1)图为某兴趣小组探究铁生锈的三个实验,最先观察到铁锈的是C(选填序号).
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(2)铁生锈的主要过程为:Fe$\stackrel{O_{2}、H_{2}O}{→}$Fe(OH)
2$\stackrel{O_{2}、H_{2}O}{→}$Fe(OH)
3$\stackrel{风吹日晒}{→}$Fe
2O
3•xH
2O
次要过程为:Fe$\stackrel{H_{2}、O_{2}、CO_{2}}{→}$FeCO
3写出 Fe→Fe(OH)
2反应的化学方程式2Fe+O
2+2H
2O═2Fe(OH)
2.
(3)铁锈组分的确定:某铁锈成分为Fe
2O
3•xH
2O和FeCO
3.为确定其组成,兴趣小组称取此铁锈样品22.5g,在科研人员的指导下用如图装置进行实验.
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【查阅资料】①Fe
2O
3•xH
2O失去结晶水温度为110℃,FeCO
3在282℃分解为FeO和CO
2.度高于500℃时铁的氧化物才能被CO还原.
(1)装配好实验装置后,首先要检查装置的气密性.
(2)装置A中的反应为:H
2C
2O
4(草酸)$→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+CO
2↑+H
2O.通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体,洗气瓶B中应盛放c(选填序号).
a.浓硫酸 b.澄清的石灰水 c.足量氢氧化钠浓溶液
(3)现控制D装置中的温度为300℃对铁锈进行热分解,直至D装置中剩余固体质量不再变化为止,冷却后装置E增重3.6g,装置F增重1.1g.则样品中FeCO
3的质量m(FeCO
3)=5.8g,x=2.
(4)若缺少G装置,测得的m(FeCO
3)偏大(选填“偏大”、“偏小”、“不变”,下同),x的值会偏大.
(三)炼铁过程的探究
(1)写出工业上用赤铁矿(主要成分Fe
2O
3)炼铁主要原理的化学方程式Fe
2O
3+3CO $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO
2.
【查阅资料】用CO还原Fe
2O
3炼铁的过程大致分为三个阶段:
阶段1:3Fe
2O
3+CO $\frac{\underline{\;500~600℃\;}}{\;}$ 2Fe
3O
4+CO
2阶段2:Fe
3O
4+CO$\frac{\underline{\;600~700℃\;}}{\;}$3FeO+CO
2阶段3:FeO+CO$\frac{\underline{\;>700℃\;}}{\;}$ Fe+CO
2(2)将上述300℃热分解后的D装置中剩余固体继续分阶段升温,进行CO还原铁的氧化物炼铁过程的探究.加热时测定D中剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示.图中M点对应的a=3.6,b=14.4.
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