专题3 金属情境题 铁-2025年中考化学拉分题专练—实验探究

专题3 金属情境题-铁 1．《千里江山图》描绘了祖国的锦绣河山，其颜料为各种天然矿石，如蓝色的蓝铜矿[Cu3(OH)2(CO3)2]，绿色的孔雀石[Cu2(OH)2CO3]，黄色的雌黄(硫化砷As2S3)，红色的赭石(Fe2O3)等。 (1)四种矿石主要成份不含金属元素的是 。 (2)从矿石中可以获得人类所需的物质。如可用赭石冶炼铁，用蓝铜矿、孔雀石冶炼铜。 【铁的冶炼】图1是炼铁高炉的结构，图2是实验室模拟炼铁的装置图。 ①高炉炼铁时，使用焦炭的作用是 。 ②图2中碳元素的化合价变化情况是 。 ③当玻璃管中固体全部变黑后，继续通入CO直到玻璃管冷却，将所得黑色固体加入到足量稀盐酸中，发现固体全部溶解，但无气泡产生。 查阅资料：a.Fe2O3与CO反应转为Fe的过程如图： b.铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解。FeO是一种黑色固体。黑色粉末可能是： (写出所有的猜想)。 【铜的冶炼】等质量的Cu3(OH)2(CO3)2和Cu2(OH)2CO3可获得的铜较多的是 。 【砷的冶炼】将砷矿石焙烧得到三氧化二砷(As2O3)，将As2O3与碳一起加热可制得单质砷(As)，同时产生一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。写出冶炼砷的化学方程式： 。 (3)砷铁合金可以用于制造某些特殊零件，如火车燃烧室的支撑螺旋杆及高温还原气氛中的零部件，该合金具有的性质有 。 2．铁及其化合物在生产生活中有广泛应用。 (一)铁的有关知识 北固山铁塔由生铁铸成，展现了我国古代精湛的冶铁、铸造技术。因年代久远，塔身锈蚀严重。 (1)生铁的熔点比纯铁 (选填“高”或“低”)。 工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如图： (2)炼钢炉中存在转化：FeFeOFe+CO，目的为降低 元素含量 铁及其化合物在现代多种领域发挥着重要作用。 (3)纳米零价铁(Fe)用于废水处理，可用H2和Fe(OH)3在高温下反应获得，反应的化学方程式为 。 (4)Fe3O4是合成氨催化剂铁触媒的主要成分，可用CH4和Fe2O3在高温下反应获得，同时生成CO2和H2O的质量比为 。 (二)制备硫酸亚铁铵晶体 用废铁屑制备硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]的实验流程如下。 (5)“洗涤”是用蒸馏水洗去铁屑表面残留的Na2CO3等杂质，判断铁屑已洗净的方法是：取最后一次洗涤后的滤液，测定其pH= ，则已洗净。 “酸溶”时控温75℃加热至不再产生气泡。 (6)加热的目的是 。 (7)产生的气体为H2，用点燃法检验H2前必须 。 “反应”后冷却至20℃过滤。 (8)“反应”过程中析出硫酸亚铁铵晶体，参考表中数据分析其原因 。 表：“反应”中相关物质的溶解度 温度/℃ 20℃ 溶解度S/g FeSO4•7H2O 48.0 (NH4)2SO4 75.4 (NH4)2Fe(SO4)2•6H2O 21.2 (三)测定硫酸亚铁铵晶体样品纯度 准确称取19.00g硫酸亚铁铵晶体(相对分子质量为392)样品溶于水，与硫酸酸化的KMnO4溶液完全反应，消耗KMnO4的质量为1.58g。 已知：10(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O+2KMnO4+8H2SO4=10(NH4)2SO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+2MnSO4+14H2O (9)该样品的纯度为 %(精确到0.1%)。 (10)判断该计算结果是否合理并分析其原因 。 3．人类文明进步与金属材料发展的关系十分密切。某化学研究小组的同学对金属进行系列研究。 【活动一】探究金属的冶炼。 小组查阅资料发现我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。资料：①湖泥灰主要成分是石灰石；②铁的熔点是1535℃。 根据图文回答下列问题： (1)工匠们在炼铁过程中，先将铁矿石粉碎再投入炼铁炉目的是 ； (2)要使方塘中生铁变成钢铁，关键步骤是不断翻炒液态生铁，其目的是 ； 【活动二】实验室模拟工业炼铁 已知：草酸钠固体(化学式为)加热分解生成碳酸钠和一氧化碳，化学小组利用此反应制备一氧化碳，并用一氧化碳还原氧化铁。他们设计的实验装置如下： (3)写出该实验中制备一氧化碳的化学方程式 。 (4)直玻璃管中的现象是 ； (5)已知甲装置是为了防止倒吸，乙装置的作用是：①检验并吸收二氧化碳：② 。 【活动三】探究金属的活动性及纯度 (6)小轩同学将铝丝插入硫酸铜溶液中未发现明显的实验现象。出现该现象的原因是实验前没有进行什么操作？ ； (7)经研究发现该反应的微观示意图如图所示，图中微粒未完全画出，则下列说法中正确的是___________。 A．硫酸铜溶液中含有的微粒主要有 B．反应过程实际是金属铝与铜离子的反应，硫酸根离子反应前后没有改变 C．反应的实质是得电子生成失电子生成 D．硫酸铜溶液呈蓝色，硫酸铝溶液为无色，说明蓝色可能与有关。 黄铜是铜和锌的合金(Cu—Zn)，它可用来制造机器、电器零件及日用品。为了测定某黄铜样品中铜的质量分数(不考虑黄铜中的杂质)，现将稀盐酸分三次加入黄铜样品粉末中，每次充分反应后，测定生成氢气的质量，实验数据见下表： 第一次 第二次 第三次 加入稀盐酸的体积/ml 5 5 5 生成氢气的质量/g 0.04 m 0.02 试求： (8)m= g； (9)此黄铜样品中铜的质量分数 。 4．(一)“暖宝宝”是我们日常生活中常用物品。小明同学打开一个使用过的“暖宝宝”内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是她把这包固体带到实验室，和兴趣小组的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。 探究一：对含有铁粉的“暖宝宝”进行成分及发热原理探究。 查阅资料：①铁粉是黑色；②铁能与稀盐酸发生反应产生氢气。 同学们在实验室打开一片暖宝宝，取出其中黑色粉末做了下面的实验。 Ⅰ．黑色粉末的成分探究。 (1)取暖宝宝中的黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，观察到 ，证明黑色粉末中有铁粉。 (2)反应结束之后，发现仍有黑色固体残留，经过滤，洗涤，干燥，获得黑色粉末。取样通入氧气点燃，将产物 (写出操作及现象)，说明黑色粉末中还有炭粉。 Ⅱ．“暖宝宝”发热的原理。 按图(夹持仪器已略去)采用湿度、氧气、温度传感器收集数据，将拆除包装的暖宝宝倒入三颈烧瓶中密封装置，开始收集数据，观察曲线变化(图中A、B、C)。 (3)从收集到的图像看暖宝宝发热是因为颗粒微小的铁粉与 等物质发生反应。 (二)实验室中有一固体混合物A，其中可能含有CuO、CaCO3、KCl、(NH4)2SO4四种物质中的两种或多种，另有一瓶无色溶液B，已知其中的溶质可能是KOH和BaCl2或两者之一、按如图所示进行探究实验，出现的现象如图中所述。(设过程中所有发生的反应都恰好完全反应) 试根据实验过程和图示提供的信息，进行分析推理，回答下列问题： (4)气体C的化学式为 ，白色沉淀G的化学式为 。 (5)根据上述实验现象推断，在无色溶液B里，一定存在的金属阳离子是 (填离子符号)。 (6)写出步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式 。 (7)根据上述实验现象推断，在混合物固体A中，一定存在的物质是 (填化学式)，请进一步选取一定存在的一种物质说明其存在的理由 。 5．铜及铜的化合物在生产生活中有广泛的应用。山东某县中学化学社团开展了有关铜的项目式学习活动。 项目一：古今铜的冶炼 中国古代已掌握了铜冶炼和铸造技术，现代铜冶炼废气、废水需经过处理后排放。 《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”，湿法炼铜产生酸性废水，含有的CuSO4、ZnSO4可以用铁炭混合物(铁粉和活性炭的混合物)除去。其他条件不变，废水pH对Cu2+、Zn2+去除率的影响如图所示。 (1)相同pH条件下，Cu2+的去除率高于Zn2+的原因可能是 。 (2)《周礼·考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方。铜和青铜的相关性质见下表，推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 。 铜 青铜(含25%的锡) 熔点 1083℃ 800℃ 硬度 3.0 5-6.6 注：硬度以金刚石的硬度10为标准，1表示很软，10表示很硬。 工业上利用反应Cu2S+O22Cu+SO2冶炼得到Cu，冶炼产生的烟气中含多种成分；经过水洗除杂后，烟气中部分气体分子的百分含量(×100%)随温度变化如图所示。 (3)上述冶炼得到Cu的反应的基本反应类型是 。 (4)图中虚线表示SO2或O2的变化，其中曲线X表示的物质是 。 项目二：制备硫酸铜晶体 查阅资料得知用废铜材制备硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)的流程如图。 (5)铜和浓硫酸也可反应生成硫酸铜溶液，反应原理为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O，工业生产中不选择这种方法的原因为 。 (6)“转化”时反应的化学方程式为 。 硫酸铜几乎不溶于酒精，不同温度下在水中的溶解度见下表： 温度/℃ 20 40 60 80 100 溶解度/g 20.7 28.5 40 55 75.4 (7)“操作M”包括：蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、烘干等，晶体洗涤时采用酒精淋洗而不用水洗涤的原因为 。 6．“废物利用”既节约资源又保护环境。某研究小组利用废铁屑（含少量硫化物）来制备硫酸亚铁铵并确定x值，进行如下实验探究。 查阅资料：a．硫酸亚铁铵，俗称摩尔盐，是一种重要的化工原料。易溶于水，不溶于酒精，高于时开始分解，完全失去结晶水，温度更高时，会继续分解。 b．硫酸亚铁，容易被氧气氧化，铁粉能防止溶液中的硫酸亚铁被氧化，硫酸亚铁能与硫酸铵反应生成硫酸亚铁铵。 c．铁屑中硫化物与稀硫酸反应会产生有毒气体（其水溶液为氢硫酸）。 一、制备硫酸亚铁铵晶体 小组同学设计了如下图1流程制备硫酸亚铁铵晶体： 根据流程回答下列问题： (1)流程中①常用热碱性溶液浸泡除去铁屑表面的油污，可选择的浸泡液是 。（填序号） a．碳酸钠溶液    b．氯化钠溶液    c．碳酸钾溶液 (2)写出流程中②铁与硫酸溶液反应的化学方程式 ；实验中采用微热的目的是 。 (3)流程中②③在如图2所示实验装置里进行，具体步骤如下： Ⅰ、检查装置气密性，装入药品。 Ⅱ、关闭活塞a，打开b、c。 Ⅲ、打开分液漏斗旋塞，将稀硫酸注入锥形瓶后关闭旋塞，反应产生气体的作用是 。 Ⅳ、通过 的操作，将反应后B中溶液压入A中。 (4)C瓶中氢氧化钠溶液的作用可用化学方程式表示为 。 二、测定中x的值 小组同学设计了图3实验装置来测定x值，实验步骤如下： ①连接装置，检查装置气密性，在A中放入一定质量硫酸亚铁铵。 ②打开弹簧夹，通入一段时间的后，称量B装置质量为。 ③关闭弹簧夹，将恒温加热器控制在进行加热至晶体完全失水：。 ④打开弹簧夹，继续缓缓通入一段时间的，再次称量B装置质量为。 ⑤称量A中反应后固体质量为…… 根据实验装置图和实验步骤回答下列问题 (5)将加热温度控制在的目的是 ；计算x值为 。 (6)以下说法正确的是 。 a．步骤②中先称量，再通入一段时间的，会导致x值偏大 b．步骤③中如果加热时间不够，会导致x值偏小 c．步骤④中缓缓通入一段时间的，目的是使装置中残留的水蒸气被B装置充分吸收 d．C装置作用是吸收空气中二氧化碳，防止进入B中而导致误差 7．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁，时至今日，钢铁仍然是我国使用最多的金属材料，下面是围绕金属铁开展的主题式学习活动，请回答： 主题一：铁的认识 铁元素在元素周期表中的信息及原子结构示意图如图所示，请回答。 (1)铁的原子序数为 。 (2)根据铁原子结构示意图可知，第三电子层x的数值为 ，铁元素属于第 周期。 (3)从物质类别角度分析，铁属于 (选填“混合物”、“化合物”或“单质”)。 主题二：铁的性质及应用 用如图所示实验验证铁的性质。 (4)实验1中，观察到灯泡发光，说明铁具有的性质是 。 (5)实验2中，写出能发生反应的化学方程式 。 (6)实验3中，能证明铁的金属活动性比铜强的现象是 。 我国非遗项目“打铁花”不仅有火树银花落，万点星辰开的古老浪漫，而且蕴含着丰富的化学原理。 (7)“打铁花”就是将生铁熔化后的铁水抛向空中，形成铁花，为了更好的视觉效果，表演者通常将铁水打得又高又散的目的是 。 (8)从合金性质的角度分析，打铁花用生铁而不用纯铁的依据是 。 主题三：铁的来源及冶炼 (9)铁资源在自然界常以化合物形式存在，若用2000t含氧化铁80%的赤铁矿炼铁，能炼出纯铁的质量是 t。 主题四：防护铁资源 (10)为了防止铁制品生锈，可采取的措施有 (写一条即可)。 8．金属是现代社会广泛使用的材料。 I、人类使用金属历程 (1)西汉时期的湿法炼铜工艺就是利用铁和硫酸铜溶液制备铜，写出化学方程式 。 (2)近代铝及铝合金被广泛应用在生产生活的各个领域，因为铝在空气中能 ，所以铝制品具有较好的耐腐蚀性。 Ⅱ、探究金属的冶炼 (3)如图为化学实验室模拟炼铁的实验装置图，该装置中酒精灯的作用是 ，写出玻璃管中发生反应的化学方程式 ，反应前后固体减少的质量 （填“大于”“等于”或“小于”）生成的二氧化碳中氧元素的质量。 Ⅲ、金属的回收与利用 某种手机电路板中含有Fe、Cu、Ag、Ni（镍，银白色金属）等金属，如图是某工厂回收部分金属的流程图。已知：2Cu+O2+2H2SO4＝2CuSO4+2H2O。 (4)写出滤液③ 中金属阳离子符号 。 (5)Fe、Cu、Ag、Ni活动性由强到弱的顺序依次是 。 (6)滤液③ 加入足量铁粉后充分反应，过滤洗涤干燥得10g固体，为测定其中铜的质量分数，将固体放入烧杯中，分两次加入相同质量的稀盐酸，充分反应。测定实验数据如表： 加稀盐酸的次数 第一次 第二次 加稀盐酸的质量/g 50 50 生成气体的质量/g 0.2 0.1 求样品中铜的质量分数（写出计算过程）。 9．铁红(主要成分Fe2O3)颜色鲜艳，是中国传统红色料的重要着色剂。 材料一：某工厂产生的废渣(主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)可用于制备铁红，流程如图所示。 已知：SiO2既不溶于水，也不能与酸反应。双氧水能将Fe2+转化为Fe3+。 (1)在“酸溶”步骤中，涉及到的化学方程式分别为： 、FeO+H2SO4=FeSO4+H2O。 (2)滤液I中的溶质除FeSO4外，还有 (用化学式表示)。 (3)氨水(NH3•H2O)在调节pH时会与硫酸反应，其反应方程式为 。 (4)氢氧化铁在加热条件下很容易分解产生氧化铁，写出该反应方程式 。 材料二：许多古籍都记载中国很早就能焙烧绿矾(FeSO4•7H2O)制备铁红，如《本经逢原》中关于绿矾记载道：“盖矾色绿、味酸，烧之则赤……。”发生的反应原理为：FeSO4•7H2OFeSO4+7H2O；2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑。 (5)焙烧绿矾过程中可观察到固体的颜色变化是 。 (6)某工厂计划用绿矾焙烧工艺生产高纯度铁红(Fe2O3)320kg。计算理论上所需绿矾的质 量 (写出计算过程，FeSO4•7H2O的相对分子量为278) (7)资料显示，绿矾焙烧过程中同时可以获得硫酸。某化学兴趣小组D的同学用如图所示实验装置对绿矾焙烧进行再探究。 资料：SO3+H2O=H2SO4；SO2+H2O=H2SO3 物质 三氧化硫 二氧化硫 熔点(℃) 16.8 -72.7 沸点(℃) 44.8 -10 ①装置B的作用是 。 ②装置C的作用是除去尾气中的SO2气体，写出该反应的化学方程式 。 10．从古至今，钢铁及其铁的化合物一直被人类广泛应用。 一、铁及其化合物的应用 (1)《梦溪笔谈》记载南北朝时“灌钢”法：将生铁液注入熟铁中快速炼钢。生铁与钢的区别是 。 (2)《梦溪笔谈》记载“熬胆矾铁釜久亦化为铜”（胆矾为晶体），用化学方程式表示其原理： 。 (3)博物馆中，留存的铁制品远比铜制品锈蚀得更严重，其原因是 。 (4)工业上高炉炼铁加入的石灰石在高温下可将铁矿石中的转变为炉渣（），同时生成一种氧化物，反应的化学方程式为 。 二、铁的化合物制备 实验室利用废铁（含少量）为原料制备的流程如下： (5)为加快酸溶速率，可采取的措施为 （写出一个即可）。 (6)滤液中除含、之外还有的物质是 。 (7)加过量反应时，温度不宜过高的原因是 。 (8)“干燥”时有少量发生下列转化：。该转化的化学方程式为 。 (9)FeOOH可表示为，其中x:y= 。 三、的含量测定 称取含FeOOH的样品29.4g，进行热分解实验。控制不同的温度对样品加热，测得剩余固体质量随温度的变化如图所示。 【资料】 ①在282℃时，分解为FeO和。 ②FeOOH分解方程式 ③铁的氧化物加热分解的温度为： (10)装配好实验装置后，先要 。 (11)加热前后及过程中均通入，停止加热后继续通的目的是防止倒吸和 。 (12)样品中的含量为多少？（写出计算过程，计算结果精确到0.1%） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题3 金属情境题-铁 1．《千里江山图》描绘了祖国的锦绣河山，其颜料为各种天然矿石，如蓝色的蓝铜矿[Cu3(OH)2(CO3)2]，绿色的孔雀石[Cu2(OH)2CO3]，黄色的雌黄(硫化砷As2S3)，红色的赭石(Fe2O3)等。 (1)四种矿石主要成份不含金属元素的是 。 (2)从矿石中可以获得人类所需的物质。如可用赭石冶炼铁，用蓝铜矿、孔雀石冶炼铜。 【铁的冶炼】图1是炼铁高炉的结构，图2是实验室模拟炼铁的装置图。 ①高炉炼铁时，使用焦炭的作用是 。 ②图2中碳元素的化合价变化情况是 。 ③当玻璃管中固体全部变黑后，继续通入CO直到玻璃管冷却，将所得黑色固体加入到足量稀盐酸中，发现固体全部溶解，但无气泡产生。 查阅资料：a.Fe2O3与CO反应转为Fe的过程如图： b.铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解。FeO是一种黑色固体。黑色粉末可能是： (写出所有的猜想)。 【铜的冶炼】等质量的Cu3(OH)2(CO3)2和Cu2(OH)2CO3可获得的铜较多的是 。 【砷的冶炼】将砷矿石焙烧得到三氧化二砷(As2O3)，将As2O3与碳一起加热可制得单质砷(As)，同时产生一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。写出冶炼砷的化学方程式： 。 (3)砷铁合金可以用于制造某些特殊零件，如火车燃烧室的支撑螺旋杆及高温还原气氛中的零部件，该合金具有的性质有 。 【答案】(1)雌黄/硫化砷/As2S3 (2) 焦炭燃烧放热，为反应提供能量；与CO2反应生成CO，为冶炼铁提供反应物 由+2价变为+4价 1、FeO；2、Fe3O4；3、Fe3O4和FeO Cu2(OH)2CO3 (3)耐高温（合理即可） 【详解】（1）蓝铜矿[Cu3(OH)2(CO3)2] 含铜元素，孔雀石[Cu2(OH)2CO3]含铜元素，赭石(Fe2O3)含铁元素，均为金属元素；雌黄(硫化砷As2S3)由砷和硫组成，不含金属元素。 （2）①焦炭在高炉炼铁中，燃烧放热提供反应所需热量；同时焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳是炼铁的还原剂。 ②图 2 中CO中碳元素化合价为+2价，与氧化铁反应生成CO2，CO2中碳元素化合价为+4价，所以碳元素化合价由+2价变为+4价。 ③因为固体全部溶解且无气泡产生，说明无铁单质；根据Fe2O3与CO反应过程，固体全部变黑，则不存在Fe2O3，可能只转化为Fe3O4，也可能全部转化为FeO，也可能是Fe3O4和FeO的混合物； Cu3(OH)2(CO3)2中铜元素质量分数为，Cu2(OH)2CO3中铜元素质量分数为，可知Cu2(OH)2CO3中铜元素质量分数大，可获得的铜较多的是Cu2(OH)2CO3。 能使澄清石灰水变浑浊的气体是CO2，三氧化二砷（As2O3）与碳加热反应生成砷（As）和二氧化碳，化学方程式为。 （3）用于火车燃烧室及高温还原气氛中，说明合金能承受高温，且在有还原剂等复杂环境中能稳定存在，所以具有耐高温、抗腐蚀等性质。 2．铁及其化合物在生产生活中有广泛应用。 (一)铁的有关知识 北固山铁塔由生铁铸成，展现了我国古代精湛的冶铁、铸造技术。因年代久远，塔身锈蚀严重。 (1)生铁的熔点比纯铁 (选填“高”或“低”)。 工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如图： (2)炼钢炉中存在转化：FeFeOFe+CO，目的为降低 元素含量 铁及其化合物在现代多种领域发挥着重要作用。 (3)纳米零价铁(Fe)用于废水处理，可用H2和Fe(OH)3在高温下反应获得，反应的化学方程式为 。 (4)Fe3O4是合成氨催化剂铁触媒的主要成分，可用CH4和Fe2O3在高温下反应获得，同时生成CO2和H2O的质量比为 。 (二)制备硫酸亚铁铵晶体 用废铁屑制备硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]的实验流程如下。 (5)“洗涤”是用蒸馏水洗去铁屑表面残留的Na2CO3等杂质，判断铁屑已洗净的方法是：取最后一次洗涤后的滤液，测定其pH= ，则已洗净。 “酸溶”时控温75℃加热至不再产生气泡。 (6)加热的目的是 。 (7)产生的气体为H2，用点燃法检验H2前必须 。 “反应”后冷却至20℃过滤。 (8)“反应”过程中析出硫酸亚铁铵晶体，参考表中数据分析其原因 。 表：“反应”中相关物质的溶解度 温度/℃ 20℃ 溶解度S/g FeSO4•7H2O 48.0 (NH4)2SO4 75.4 (NH4)2Fe(SO4)2•6H2O 21.2 (三)测定硫酸亚铁铵晶体样品纯度 准确称取19.00g硫酸亚铁铵晶体(相对分子质量为392)样品溶于水，与硫酸酸化的KMnO4溶液完全反应，消耗KMnO4的质量为1.58g。 已知：10(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O+2KMnO4+8H2SO4=10(NH4)2SO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+2MnSO4+14H2O (9)该样品的纯度为 %(精确到0.1%)。 (10)判断该计算结果是否合理并分析其原因 。 【答案】(1)低 (2)碳/C (3) (4)11:9 (5)7 (6)加快反应速率 (7)验纯 (8)20℃时硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度比硫酸亚铁和硫酸铵的溶解度小 (9) 103.2% (10)不合理，是因为样品中混有 【详解】（1）一般情况下，合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，生铁是铁的合金，其熔点比纯铁低； （2）生铁的含碳量比钢高，该转化能将C转化为CO，目的是降低碳元素的含量； （3）和在高温下反应获得Fe，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物、中含有H、Fe、O三种元素，生成物Fe中只含Fe一种元素，则另外的产物含有H、O两种元素，则该产物是H2O，即氢气与氢氧化铁在高温条件下反应生成铁和水，化学方程式为； （4）甲烷和氧化铁在高温条件下反应生成四氧化三铁、二氧化碳和水，化学方程式为，则生成和的质量比为； （5）溶液呈碱性，pH>7，则判断铁屑已洗净的方法是：取最后一次洗涤后的滤液，测定其pH=7，说明滤液中已无，则已洗净； （6）温度越高，化学反应速率越快，因此加热的目的是加快反应速率； （7）点燃可燃性气体前，必须验纯，以防气体不纯引发爆炸，所以用点燃法检验前必须验纯； （8）根据表中所示在20℃时的溶解度数据，可以看出20℃时硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度比硫酸亚铁和硫酸铵的溶解度小，所以硫酸亚铁铵晶体最先达到饱和状态析出，故其原因是：20℃时硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度比硫酸亚铁和硫酸铵的溶解度小； （9）设该样品的纯度为x，103.2% 故该样品的纯度为103.2%； （10）根据化学方程式，该反应实质是与、发生反应，样品纯度超过100%，说明样品中含量偏高，结合题中溶解度数据，可知是因为样品中混有，导致样品中含量偏高。 3．人类文明进步与金属材料发展的关系十分密切。某化学研究小组的同学对金属进行系列研究。 【活动一】探究金属的冶炼。 小组查阅资料发现我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。资料：①湖泥灰主要成分是石灰石；②铁的熔点是1535℃。 根据图文回答下列问题： (1)工匠们在炼铁过程中，先将铁矿石粉碎再投入炼铁炉目的是 ； (2)要使方塘中生铁变成钢铁，关键步骤是不断翻炒液态生铁，其目的是 ； 【活动二】实验室模拟工业炼铁 已知：草酸钠固体(化学式为)加热分解生成碳酸钠和一氧化碳，化学小组利用此反应制备一氧化碳，并用一氧化碳还原氧化铁。他们设计的实验装置如下： (3)写出该实验中制备一氧化碳的化学方程式 。 (4)直玻璃管中的现象是 ； (5)已知甲装置是为了防止倒吸，乙装置的作用是：①检验并吸收二氧化碳：② 。 【活动三】探究金属的活动性及纯度 (6)小轩同学将铝丝插入硫酸铜溶液中未发现明显的实验现象。出现该现象的原因是实验前没有进行什么操作？ ； (7)经研究发现该反应的微观示意图如图所示，图中微粒未完全画出，则下列说法中正确的是___________。 A．硫酸铜溶液中含有的微粒主要有 B．反应过程实际是金属铝与铜离子的反应，硫酸根离子反应前后没有改变 C．反应的实质是得电子生成失电子生成 D．硫酸铜溶液呈蓝色，硫酸铝溶液为无色，说明蓝色可能与有关。 黄铜是铜和锌的合金(Cu—Zn)，它可用来制造机器、电器零件及日用品。为了测定某黄铜样品中铜的质量分数(不考虑黄铜中的杂质)，现将稀盐酸分三次加入黄铜样品粉末中，每次充分反应后，测定生成氢气的质量，实验数据见下表： 第一次 第二次 第三次 加入稀盐酸的体积/ml 5 5 5 生成氢气的质量/g 0.04 m 0.02 试求： (8)m= g； (9)此黄铜样品中铜的质量分数 。 【答案】(1)增大反应物之间的接触面积，使反应快速充分 (2)降低生铁中碳的含量 (3) (4)红棕色(或红色)粉末变成黑色 (5)收集，防止污染空气 (6)没有对铝丝打磨除去表面氧化物 (7)ABD (8)0.04 (9)由表格数据可知，生成氢气的总质量为0.04g+0.04g+0.02g=0.1g； 设：黄铜样品中锌的质量为x。 黄铜样品中锌的质量分数= 因此，铜的质量分数 答：黄铜样品中铜的质量分数是35%。 【详解】（1）工匠们在炼铁过程中，先将铁矿石粉碎再投入炼铁炉目的是增大反应物的接触面积，使反应更充分； （2）生铁含碳量一般在 2% - 4.3% 之间， 钢含碳量通常在 0.03% - 2% 之间，不断翻炒液态生铁，其目的是使生铁中的碳与氧气充分反应，降低碳的含量； （3）草酸钠固体(化学式为)加热分解生成碳酸钠和一氧化碳，反应的化学方程式为：； （4）直玻璃管中一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，氧化铁（Fe2O3）为红棕色，被还原生成黑色的铁粉，所以直玻璃管中的现象是红棕色粉末逐渐变黑。 （5）乙装置中装有澄清石灰水，能检验并吸收二氧化碳，同时一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，一氧化碳不与澄清石灰水反应，所以乙装置还起到收集一氧化碳，防止污染空气的作用； （6）铝在空气中易与氧气反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。小轩同学将铝丝插入硫酸铜溶液中未发现明显的实验现象，出现该现象的原因是实验前没有打磨铝丝，氧化铝薄膜阻止了铝与硫酸铜溶液接触发生反应； （7）A：硫酸铜溶液是硫酸铜溶于水形成的，硫酸铜由铜离子（Cu2+）和硫酸根离子（）构成，水由水分子（H2O）构成，硫酸铜溶液中含有的微粒主要有，正确； B、从微观示意图可以看出，反应过程实际是金属铝与铜离子的反应，硫酸根离子没有参与反应，反应前后没有改变，正确； C、反应的实质是Al失去电子生成Al3+，Cu2+得到电子生成Cu，错误； D、硫酸铜溶液呈蓝色，硫酸铝溶液为无色，两种溶液中硫酸根离子相同，不同的是阳离子，所以说明蓝色可能与Cu2+有关，正确。 故选 ABD。 （8）由表格数据可知，第一次加入5mL稀盐酸生成氢气0.04g，第三次加入5mL稀盐酸生成氢气0.02g，说明第三次加入稀盐酸时锌已经完全反应。前两次加入稀盐酸时锌有剩余，每次产生氢气的质量应该相同，所以m=0.04g； （9）见答案。 4．(一)“暖宝宝”是我们日常生活中常用物品。小明同学打开一个使用过的“暖宝宝”内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是她把这包固体带到实验室，和兴趣小组的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。 探究一：对含有铁粉的“暖宝宝”进行成分及发热原理探究。 查阅资料：①铁粉是黑色；②铁能与稀盐酸发生反应产生氢气。 同学们在实验室打开一片暖宝宝，取出其中黑色粉末做了下面的实验。 Ⅰ．黑色粉末的成分探究。 (1)取暖宝宝中的黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，观察到 ，证明黑色粉末中有铁粉。 (2)反应结束之后，发现仍有黑色固体残留，经过滤，洗涤，干燥，获得黑色粉末。取样通入氧气点燃，将产物 (写出操作及现象)，说明黑色粉末中还有炭粉。 Ⅱ．“暖宝宝”发热的原理。 按图(夹持仪器已略去)采用湿度、氧气、温度传感器收集数据，将拆除包装的暖宝宝倒入三颈烧瓶中密封装置，开始收集数据，观察曲线变化(图中A、B、C)。 (3)从收集到的图像看暖宝宝发热是因为颗粒微小的铁粉与 等物质发生反应。 (二)实验室中有一固体混合物A，其中可能含有CuO、CaCO3、KCl、(NH4)2SO4四种物质中的两种或多种，另有一瓶无色溶液B，已知其中的溶质可能是KOH和BaCl2或两者之一、按如图所示进行探究实验，出现的现象如图中所述。(设过程中所有发生的反应都恰好完全反应) 试根据实验过程和图示提供的信息，进行分析推理，回答下列问题： (4)气体C的化学式为 ，白色沉淀G的化学式为 。 (5)根据上述实验现象推断，在无色溶液B里，一定存在的金属阳离子是 (填离子符号)。 (6)写出步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式 。 (7)根据上述实验现象推断，在混合物固体A中，一定存在的物质是 (填化学式)，请进一步选取一定存在的一种物质说明其存在的理由 。 【答案】(1)有气泡产生，溶液变成浅绿色 (2)通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊 (3)氧气和水 (4) NH3 BaSO4 (5) Ba2+、K+ (6) (7) (NH4)2SO4、CuO 步骤Ⅰ中充分溶解有气体C生成，则证明混合物A中一定存在(NH4)2SO4，硫酸铵和氢氧化钾反应能生成氨气；或氧化铜存在的理由是在步骤Ⅱ中沉淀D与稀硝酸反应生成蓝色溶液，则证明混合物A中一定存在CuO，氧化铜和硝酸反应生成水和硝酸铜 【详解】（1）根据实验结论是黑色粉末中有铁粉，取暖宝宝中的黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，则可观察到的实验现象为有气泡产生，溶液变成浅绿色； （2） 根据实验结论是黑色粉末中还有炭粉，炭粉在氧气中燃烧生成二氧化碳，检验二氧化碳用澄清石灰水，则取样通入氧气点燃，将产物通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明黑色粉末中还有炭粉； （3） 由暖宝宝发热时的湿度、氧气含量和温度变化图像分析可知，相对湿度、氧气浓度逐渐变小，温度逐渐升高，所以水暖宝宝发热是因为颗粒微小的铁粉与水、氧气等物质发生反应； （4）固体混合物A，其中可能含有CuO、CaCO3、KCl、(NH4)2SO4四种物质中的两种或多种，另有一瓶无色溶液B，已知其中的溶质可能是KOH和BaCl2或两者之一，步骤Ⅰ充分溶解过滤可得到气体C、沉淀D和无色滤液E；只有硫酸铵和氢氧化钾反应能生成氨气，则气体C为氨气，化学式为NH3，步骤Ⅱ向沉淀D中加入足量稀硝酸，充分反应，过滤得到白色沉淀G和蓝色溶液F，白色沉淀G是不溶于稀硝酸的硫酸钡沉淀，则白色沉淀G的化学式为BaSO4； （5）固体混合物A，其中可能含有CuO、CaCO3、KCl、(NH4)2SO4四种物质中的两种或多种，另有一瓶无色溶液B，已知其中的溶质可能是KOH和BaCl2或两者之一，步骤Ⅰ充分溶解过滤可得到气体C、沉淀D和无色滤液E；只有硫酸铵和氢氧化钾反应能生成氨气，则气体C为氨气，说明A中含有硫酸铵，B中含有氢氧化钾，步骤Ⅱ向沉淀D中加入足量稀硝酸，充分反应，过滤得到白色沉淀G和蓝色溶液F，白色沉淀G是不溶于稀硝酸的硫酸钡沉淀，说明B中还含有氯化钡，故在无色溶液B里含有KOH和BaCl2，则一定存在的金属阳离子是 Ba2+、K+；加入足量稀硝酸，可得到蓝色溶液F，说明F中含有铜离子，进而说明A中还含有氧化铜； （6）加入足量稀硝酸，可得到蓝色溶液F，说明F中含有铜离子，进而说明A中含有氧化铜；故在混合物固体A中，一定存在的物质是 (NH4)2SO4、CuO，步骤Ⅱ中发生的反应是氧化铜和硝酸反应生成水和硝酸铜，反应的化学方程式为； （7）在混合物固体A中，一定存在的物质是 (NH4)2SO4、CuO，(NH4)2SO4存在的理由是在步骤Ⅰ中充分溶解有气体C生成，则证明混合物A中一定存在(NH4)2SO4，硫酸铵和氢氧化钾反应能生成氨气；或氧化铜存在的理由是在步骤Ⅱ中沉淀D与稀硝酸反应生成蓝色溶液，则证明混合物A中一定存在CuO，氧化铜和硝酸反应生成水和硝酸铜。 5．铜及铜的化合物在生产生活中有广泛的应用。山东某县中学化学社团开展了有关铜的项目式学习活动。 项目一：古今铜的冶炼 中国古代已掌握了铜冶炼和铸造技术，现代铜冶炼废气、废水需经过处理后排放。 《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”，湿法炼铜产生酸性废水，含有的CuSO4、ZnSO4可以用铁炭混合物(铁粉和活性炭的混合物)除去。其他条件不变，废水pH对Cu2+、Zn2+去除率的影响如图所示。 (1)相同pH条件下，Cu2+的去除率高于Zn2+的原因可能是 。 (2)《周礼·考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方。铜和青铜的相关性质见下表，推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 。 铜 青铜(含25%的锡) 熔点 1083℃ 800℃ 硬度 3.0 5-6.6 注：硬度以金刚石的硬度10为标准，1表示很软，10表示很硬。 工业上利用反应Cu2S+O22Cu+SO2冶炼得到Cu，冶炼产生的烟气中含多种成分；经过水洗除杂后，烟气中部分气体分子的百分含量(×100%)随温度变化如图所示。 (3)上述冶炼得到Cu的反应的基本反应类型是 。 (4)图中虚线表示SO2或O2的变化，其中曲线X表示的物质是 。 项目二：制备硫酸铜晶体 查阅资料得知用废铜材制备硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)的流程如图。 (5)铜和浓硫酸也可反应生成硫酸铜溶液，反应原理为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O，工业生产中不选择这种方法的原因为 。 (6)“转化”时反应的化学方程式为 。 硫酸铜几乎不溶于酒精，不同温度下在水中的溶解度见下表： 温度/℃ 20 40 60 80 100 溶解度/g 20.7 28.5 40 55 75.4 (7)“操作M”包括：蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、烘干等，晶体洗涤时采用酒精淋洗而不用水洗涤的原因为 。 【答案】(1)铁能与硫酸铜反应而不能与硫酸锌反应（合理即可） (2)降低熔点，增大硬度 (3)置换反应 (4)O2/氧气 (5)反应会生成二氧化硫，污染空气 (6) (7)硫酸铜易溶于水，几乎不溶于酒精，用酒精淋洗可减少硫酸铜晶体的溶解损失 【详解】（1）相同pH条件下，Cu2+的去除率高于Zn2+，是因为在金属活动性顺序中，铁比铜活泼，铁能与硫酸铜发生置换反应，而铁与硫酸锌不反应。 （2）从表格数据可知，纯铜熔点为1083℃，青铜（含25%锡）熔点为800℃，纯铜硬度3.0，青铜硬度5~6.6，所以铜冶炼过程中熔入锡可降低熔点，增大硬度。 （3）反应，是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，符合置换反应的特征，基本反应类型是置换反应。 （4）烟气中含有氧气，氧气的初始含量不为0，所以曲线X表示的物质是O2。 （5）铜和浓硫酸反应，会生成二氧化硫，二氧化硫是空气污染物，会污染环境，所以工业生产中不选择这种方法。 （6）“转化” 时是铜（Cu）、双氧水（H2O2）和稀硫酸（H2SO4）反应生成硫酸铜（CuSO4）和水（H2O），化学方程式为。 （7）因为硫酸铜易溶于水，几乎不溶于酒精，用水洗涤时，硫酸铜会溶解在水中，导致晶体损失，所以用酒精淋洗可减少硫酸铜晶体的溶解损失。 6．“废物利用”既节约资源又保护环境。某研究小组利用废铁屑（含少量硫化物）来制备硫酸亚铁铵并确定x值，进行如下实验探究。 查阅资料：a．硫酸亚铁铵，俗称摩尔盐，是一种重要的化工原料。易溶于水，不溶于酒精，高于时开始分解，完全失去结晶水，温度更高时，会继续分解。 b．硫酸亚铁，容易被氧气氧化，铁粉能防止溶液中的硫酸亚铁被氧化，硫酸亚铁能与硫酸铵反应生成硫酸亚铁铵。 c．铁屑中硫化物与稀硫酸反应会产生有毒气体（其水溶液为氢硫酸）。 一、制备硫酸亚铁铵晶体 小组同学设计了如下图1流程制备硫酸亚铁铵晶体： 根据流程回答下列问题： (1)流程中①常用热碱性溶液浸泡除去铁屑表面的油污，可选择的浸泡液是 。（填序号） a．碳酸钠溶液    b．氯化钠溶液    c．碳酸钾溶液 (2)写出流程中②铁与硫酸溶液反应的化学方程式 ；实验中采用微热的目的是 。 (3)流程中②③在如图2所示实验装置里进行，具体步骤如下： Ⅰ、检查装置气密性，装入药品。 Ⅱ、关闭活塞a，打开b、c。 Ⅲ、打开分液漏斗旋塞，将稀硫酸注入锥形瓶后关闭旋塞，反应产生气体的作用是 。 Ⅳ、通过 的操作，将反应后B中溶液压入A中。 (4)C瓶中氢氧化钠溶液的作用可用化学方程式表示为 。 二、测定中x的值 小组同学设计了图3实验装置来测定x值，实验步骤如下： ①连接装置，检查装置气密性，在A中放入一定质量硫酸亚铁铵。 ②打开弹簧夹，通入一段时间的后，称量B装置质量为。 ③关闭弹簧夹，将恒温加热器控制在进行加热至晶体完全失水：。 ④打开弹簧夹，继续缓缓通入一段时间的，再次称量B装置质量为。 ⑤称量A中反应后固体质量为…… 根据实验装置图和实验步骤回答下列问题 (5)将加热温度控制在的目的是 ；计算x值为 。 (6)以下说法正确的是 。 a．步骤②中先称量，再通入一段时间的，会导致x值偏大 b．步骤③中如果加热时间不够，会导致x值偏小 c．步骤④中缓缓通入一段时间的，目的是使装置中残留的水蒸气被B装置充分吸收 d．C装置作用是吸收空气中二氧化碳，防止进入B中而导致误差 【答案】(1)ac (2) 加快反应速率，同时防止生成的硫酸亚铁被氧化 (3) 排出装置内的空气，防止硫酸亚铁被氧化 关闭活塞b，打开活塞a (4) (5) 保证晶体完全失水，防止温度过高，使硫酸亚铁铵分解 6 (6)abc 【详解】（1）步骤①中用热碱性溶液浸泡废铁屑目的是除去铁屑上面的油污，碳酸钠溶液呈碱性，而氯化钠溶液呈中性，碳酸钾溶液碱性，则用热碳酸钠溶液浸泡废铁屑目的是除去铁屑上面的油污，故选：ac； （2）步骤②中铁与硫酸溶液反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，根据“硫酸亚铁，容易被氧气氧化”可知，实验中采用微热目的是加快反应速率，同时防止生成的硫酸亚铁被氧化； （3）Ⅲ、打开分液漏斗旋塞，将稀硫酸注入锥形瓶后关闭旋塞，反应产生氢气，氢气的作用是排尽装置内的空气，防止硫酸亚铁被氧化。因为硫酸亚铁容易被氧气氧化，而氢气可以将装置内空气排出，营造无氧环境。 Ⅳ、关闭活塞 b，打开活塞 a，利用锥形瓶内产生氢气使压强增大，将反应后 B 中溶液压入 A 中。 （4）C瓶中的作用是通过中和反应吸收硫化氢，防止污染空气，硫化氢和氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和水，化学方程式为H2S+2NaOH=Na2S+2H2O； （5）硫酸亚铁铵，俗称摩尔盐，是一种重要的化工原料，易溶于水，不溶于酒精，在100-110℃时分解，110℃完全失去结晶水，温度升高到500℃时，(NH4)2Fe(SO4)2会继续分解，故将加热温度控制在110℃的目的是保证晶体完全失水，防止温度过高，使硫酸亚铁铵分解； 由题意可知，反应后固体（NH4）2Fe（SO4）2的质量为28.4g，生成水的质量为10.8g，则有： x=6； （6）a、步骤2中先称量，再通入一段时间的N2会导致装置中的水蒸气被吸收，反应结束后在称量装置B会导致此时增加的质量包括反应生成的水蒸气和原装置中的质量，则x值偏大，正确； b、步骤3中如果加热时间不够，晶体不能完全失去结晶水，会导致x值偏小，正确； c、步骤4中缓缓通入一段时间的N2目的是将装置中残留的水蒸气被B装置充分的吸收，正确； d、C装置作用是吸收空气中水蒸气，防止进入B中，错误。 故选abc。 7．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁，时至今日，钢铁仍然是我国使用最多的金属材料，下面是围绕金属铁开展的主题式学习活动，请回答： 主题一：铁的认识 铁元素在元素周期表中的信息及原子结构示意图如图所示，请回答。 (1)铁的原子序数为 。 (2)根据铁原子结构示意图可知，第三电子层x的数值为 ，铁元素属于第 周期。 (3)从物质类别角度分析，铁属于 (选填“混合物”、“化合物”或“单质”)。 主题二：铁的性质及应用 用如图所示实验验证铁的性质。 (4)实验1中，观察到灯泡发光，说明铁具有的性质是 。 (5)实验2中，写出能发生反应的化学方程式 。 (6)实验3中，能证明铁的金属活动性比铜强的现象是 。 我国非遗项目“打铁花”不仅有火树银花落，万点星辰开的古老浪漫，而且蕴含着丰富的化学原理。 (7)“打铁花”就是将生铁熔化后的铁水抛向空中，形成铁花，为了更好的视觉效果，表演者通常将铁水打得又高又散的目的是 。 (8)从合金性质的角度分析，打铁花用生铁而不用纯铁的依据是 。 主题三：铁的来源及冶炼 (9)铁资源在自然界常以化合物形式存在，若用2000t含氧化铁80%的赤铁矿炼铁，能炼出纯铁的质量是 t。 主题四：防护铁资源 (10)为了防止铁制品生锈，可采取的措施有 (写一条即可)。 【答案】(1)26 (2) 14 四/4 (3)单质 (4)铁具有导电性 (5) (6)析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色 (7)增大铁水与空气的接触面积，使其充分燃烧 (8)生铁熔点比纯铁低(或合金的熔点比其组分金属熔点低) (9)1120 (10)涂油/刷漆等 【详解】（1）元素周期表信息示意图中元素名称左上角的数字表示原子序数，由图可知，铁的原子序数为26。 （2）原子中，质子数=核外电子数，根据铁原子结构示意图可知，铁原子核内质子数为26，因此2+8+x+2=26，x=14。原子的电子层数=元素的周期数，铁原子核外有四个电子层，因此铁元素属于第四周期。 （3）由同种元素组成的纯净物叫做单质。从物质类别角度分析，铁属于单质，因为铁是由铁元素组成的纯净物。 （4）实验1观察到灯泡发光，说明铁具有导电性。 （5）在金属活动性顺序中，铁排在氢前面，铜排在氢后面，因此实验2中，铜丝不能和稀硫酸反应，铁丝能和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。 （6）在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。实验3中铁能把铜从硫酸铜溶液里置换出来，其现象是：铁丝表面析出红色固体，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色。该现象证明铁的金属活动性比铜强。 （7）反应物之间的接触面积越大，反应就越剧烈。因此表演者通常将铁水打得又高又散的目的是：增大铁水与空气（或氧气）的接触面积，使其充分燃烧，产生更亮、更散的火花。 （8）因为合金的熔点比其组分金属的熔点低，生铁是铁碳合金，其熔点比纯铁低，较易熔化并产生火花，所以打铁花用生铁而不用纯铁。 （9）假设炼铁过程中铁元素没有损失，理论上赤铁矿中的铁元素质量应该等于炼出的纯铁质量。故2000t含氧化铁80%的赤铁矿能炼出纯铁的质量为：。 （10）破坏铁生锈的条件，就可以防止铁制品生锈。防止铁制品生锈的措施有很多，如在铁表面涂油漆(或表面镀锌、保持干燥等)。 8．金属是现代社会广泛使用的材料。 I、人类使用金属历程 (1)西汉时期的湿法炼铜工艺就是利用铁和硫酸铜溶液制备铜，写出化学方程式 。 (2)近代铝及铝合金被广泛应用在生产生活的各个领域，因为铝在空气中能 ，所以铝制品具有较好的耐腐蚀性。 Ⅱ、探究金属的冶炼 (3)如图为化学实验室模拟炼铁的实验装置图，该装置中酒精灯的作用是 ，写出玻璃管中发生反应的化学方程式 ，反应前后固体减少的质量 （填“大于”“等于”或“小于”）生成的二氧化碳中氧元素的质量。 Ⅲ、金属的回收与利用 某种手机电路板中含有Fe、Cu、Ag、Ni（镍，银白色金属）等金属，如图是某工厂回收部分金属的流程图。已知：2Cu+O2+2H2SO4＝2CuSO4+2H2O。 (4)写出滤液③ 中金属阳离子符号 。 (5)Fe、Cu、Ag、Ni活动性由强到弱的顺序依次是 。 (6)滤液③ 加入足量铁粉后充分反应，过滤洗涤干燥得10g固体，为测定其中铜的质量分数，将固体放入烧杯中，分两次加入相同质量的稀盐酸，充分反应。测定实验数据如表： 加稀盐酸的次数 第一次 第二次 加稀盐酸的质量/g 50 50 生成气体的质量/g 0.2 0.1 求样品中铜的质量分数（写出计算过程）。 【答案】(1)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu (2)与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝的进一步氧化（合理即可） (3) 燃掉尾气中的一氧化碳，防止污染空气（合理即可） 小于 (4)Cu2+ (5)Fe＞Ni＞Cu＞Ag (6)根据质量守恒定律可知，生成氢气的质量=0.1g+0.2g=0.3g，设设参加反应的铁的质量为x， x=8.4g， 则样品中铜的质量分数为×100%=16%； 答：样品中铜的质量分数为16%。 【详解】（1）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，该反应的化学方程式为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu； （2）因为铝在空气中能与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝的进一步氧化，所以铝制品具有较好的耐腐蚀性； （3）一氧化碳有毒，会污染空气，一氧化碳具有可燃性，该装置中酒精灯的作用是燃掉尾气中的一氧化碳，防止污染空气；玻璃管中发生的反应是一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；反应前后固体减少的质量小于生成的二氧化碳中氧元素的质量，是因为二氧化碳中氧元素的质量有一部分来自于一氧化碳； （4）Cu、Ag金属活动性较弱，不与稀硫酸反应，则操作①与足量稀硫酸反应后过滤，铜、银进入滤渣①，滤渣①中的铜和氧气、稀硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜和水，则滤液③中金属阳离子符号为Cu2+； （5）由金属活动性顺序可知，铁、铜、银的件数活动性由强到弱的顺序是Fe＞Cu＞Ag,由操作Ⅰ、操作Ⅱ可知，镍能与稀硫酸反应生成硫酸镍和氢气，说明镍的金属活动性排在氢的前面，铁能与硫酸镍反应生成硫酸亚铁和镍，则铁的活动性比镍强，则Fe、Cu、Ag、Ni活动性由强到弱的顺序依次是Fe＞Ni＞Cu＞Ag； （6）见答案。 9．铁红(主要成分Fe2O3)颜色鲜艳，是中国传统红色料的重要着色剂。 材料一：某工厂产生的废渣(主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)可用于制备铁红，流程如图所示。 已知：SiO2既不溶于水，也不能与酸反应。双氧水能将Fe2+转化为Fe3+。 (1)在“酸溶”步骤中，涉及到的化学方程式分别为： 、FeO+H2SO4=FeSO4+H2O。 (2)滤液I中的溶质除FeSO4外，还有 (用化学式表示)。 (3)氨水(NH3•H2O)在调节pH时会与硫酸反应，其反应方程式为 。 (4)氢氧化铁在加热条件下很容易分解产生氧化铁，写出该反应方程式 。 材料二：许多古籍都记载中国很早就能焙烧绿矾(FeSO4•7H2O)制备铁红，如《本经逢原》中关于绿矾记载道：“盖矾色绿、味酸，烧之则赤……。”发生的反应原理为：FeSO4•7H2OFeSO4+7H2O；2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑。 (5)焙烧绿矾过程中可观察到固体的颜色变化是 。 (6)某工厂计划用绿矾焙烧工艺生产高纯度铁红(Fe2O3)320kg。计算理论上所需绿矾的质 量 (写出计算过程，FeSO4•7H2O的相对分子量为278) (7)资料显示，绿矾焙烧过程中同时可以获得硫酸。某化学兴趣小组D的同学用如图所示实验装置对绿矾焙烧进行再探究。 资料：SO3+H2O=H2SO4；SO2+H2O=H2SO3 物质 三氧化硫 二氧化硫 熔点(℃) 16.8 -72.7 沸点(℃) 44.8 -10 ①装置B的作用是 。 ②装置C的作用是除去尾气中的SO2气体，写出该反应的化学方程式 。 【答案】(1) (2) (3) (4) (5)由绿色逐渐变为红色 (6)根据质量守恒定律，反应前后元素的质量不变，则铁红中铁元素的质量=绿矾中铁元素的质量，则绿矾的质量= 答：理论上所需绿矾的质量为1112kg。 (7) 冷凝三氧化硫 【详解】（1）废渣中主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2，其中SiO2与酸不反应，则在“酸溶”步骤中，还涉及的反应为氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的化学方程式为，故填：； （2）结合（1）可知，滤液I中的溶质除FeSO4外，还有，故填：； （3）氨水与硫酸反应生成硫酸铵和水，反应的化学方程式为，故填：； （4）氢氧化铁在加热条件下分解生成氧化铁和水，反应的化学方程式为，故填：； （5）氧化铁为红色，根据其反应原理可知，焙烧绿矾过程中可观察到固体的颜色变化是由绿色逐渐变为红色，故填：由绿色逐渐变为红色； （6）详见答案。 （7）①根据资料，SO3的熔点为16.8℃，沸点为44.8℃，因此通过冷却可以将SO3气体冷凝为液体，便于后续的收集和处理，则装置B的作用是冷凝三氧化硫，故填：冷凝三氧化硫； ②氢氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水，反应的化学方程式为，故填：。 10．从古至今，钢铁及其铁的化合物一直被人类广泛应用。 一、铁及其化合物的应用 (1)《梦溪笔谈》记载南北朝时“灌钢”法：将生铁液注入熟铁中快速炼钢。生铁与钢的区别是 。 (2)《梦溪笔谈》记载“熬胆矾铁釜久亦化为铜”（胆矾为晶体），用化学方程式表示其原理： 。 (3)博物馆中，留存的铁制品远比铜制品锈蚀得更严重，其原因是 。 (4)工业上高炉炼铁加入的石灰石在高温下可将铁矿石中的转变为炉渣（），同时生成一种氧化物，反应的化学方程式为 。 二、铁的化合物制备 实验室利用废铁（含少量）为原料制备的流程如下： (5)为加快酸溶速率，可采取的措施为 （写出一个即可）。 (6)滤液中除含、之外还有的物质是 。 (7)加过量反应时，温度不宜过高的原因是 。 (8)“干燥”时有少量发生下列转化：。该转化的化学方程式为 。 (9)FeOOH可表示为，其中x:y= 。 三、的含量测定 称取含FeOOH的样品29.4g，进行热分解实验。控制不同的温度对样品加热，测得剩余固体质量随温度的变化如图所示。 【资料】 ①在282℃时，分解为FeO和。 ②FeOOH分解方程式 ③铁的氧化物加热分解的温度为： (10)装配好实验装置后，先要 。 (11)加热前后及过程中均通入，停止加热后继续通的目的是防止倒吸和 。 (12)样品中的含量为多少？（写出计算过程，计算结果精确到0.1%） 【答案】(1)含碳量不同 (2) (3)铁的金属活动性比铜强，更易被腐蚀 (4) (5)适当升高温度或将废铁粉碎或适当增大硫酸的浓度 (6) (7)防止碳酸氢铵受热分解 (8) (9)1：1 (10)检查装置气密性 (11)使生成的水和二氧化碳分别被B、C 装置吸收完全 (12)解：在282℃时，FeCO3分解为FeO和CO2， 由图可知，生成二氧化碳的质量为29.4g-25.0g=4.4g； 设样品中FeCO3的质量为x， x=11.6g 则样品中FeCO3的含量为； 答：样品中FeCO3的含量为39.5%。 【详解】（1）生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，则生铁与钢的区别是含碳量不同； （2）《梦溪笔谈》记载“熬胆矾铁釜久亦化为铜”（胆矾为CuSO4晶体），发生的反应是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为； （3）由于铁的金属活动性比铜强，容易被腐蚀，因此留存的铁制品远比铜制品锈蚀的更严重； （4）石灰石（主要成分是碳酸钙）在高温下可将铁矿石中的SiO2转变为炉渣（CaSiO3），同时生成一种氧化物，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，则该氧化物为二氧化碳，反应的化学方程式为； （5）适当升高温度，可加快反应速率加快，即可加快酸溶速率，或者将废铁粉碎，可增大反应物的接触面积，加快酸溶速率；或者适当增大硫酸的浓度，可加快反应速率； （6）废铁中含少量Fe2O3，加入过量稀硫酸，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，则滤液中除含、之外还有的物质是； （7）碳酸氢铵受热易分解，加过量NH4HCO3反应时，温度不宜过高的原因是防止碳酸氢铵受热分解； （8）碳酸亚铁、氧气和水反应生成FeOOH和二氧化碳，反应的化学方程式为； （9）FeOOH中Fe和H的原子个数比为1：1，FeOOH可表示为，则2x：2y=1；1，故x：y= 1：1； （10）有气体参加或生成的反应，装配好实验装置后，先要检查装置气密性； （11）加热前后及过程中均通入N2，停止加热后继续通N2的目的是防止倒吸和使生成的水和二氧化碳分别被B、C装置吸收完全，使实验结果更准确； （12）见答案。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$