Question

4．目前，我國鋼鐵產(chǎn)量居世界第一，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．
（一） 鐵的廣泛應(yīng)用
（1）我國在西漢時(shí)期就有“曾青得鐵則化為銅”之說，用化學(xué)方程式表示其原理Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）鐵與鉻（Cr）、鎳（Ni）等金屬熔合可形成“不銹鋼”，用不銹鋼絲和聚乙烯纖維為原料
可制作耐酸防護(hù)服材料．其中的不銹鋼絲屬于 （填“屬于”或“不屬于”）金屬材料．
（3）某品牌的麥片中含微量鐵粉，食用后可在胃酸 （主要成分是鹽酸） 的作用下轉(zhuǎn)化為人
體可吸收的鐵元素，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．因此食
用該麥片還可預(yù)防缺鐵性貧血．
（二） 鐵的性質(zhì)探究
（1）能被磁鐵吸引的物質(zhì)一定是鐵單質(zhì)嗎？
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】①將細(xì)鐵絲在純氧中完全燃燒，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
②將反應(yīng)后的黑色固體用磁鐵檢驗(yàn)，能被吸引．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】能被磁鐵吸引的物質(zhì)不一定（填“一定”或“不一定”） 是鐵單質(zhì)．
（三） 煉鐵過程的探究
（1）寫出工業(yè)上用赤鐵礦煉鐵主要原理的化學(xué)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【查閱資料】用CO還原Fe₂O₃煉鐵的過程大致分
為三個(gè)階段：500～600℃
階段1：3Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;500～600℃\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂
階段2：Fe₃O₄+CO $\frac{\underline{\;600～700℃\;}}{\;}$3FeO+CO₂
階段3：FeO+CO$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$ Fe+CO₂
（2）在鋼鐵廠的實(shí)驗(yàn)室，同學(xué)們采集了用某種熱分析儀記錄的CO與Fe₂O₃進(jìn)行反應(yīng)時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)，并得到固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，如圖1所示．則圖中M點(diǎn)對應(yīng)的a=18.0．
（四） 煉鐵過程的思考
（1）據(jù)資料統(tǒng)計(jì)顯示，2013年我國粗鋼產(chǎn)量已近8億噸．若用含氧化鐵80%的赤鐵礦煉鐵，生產(chǎn)8.4億噸鐵，至少產(chǎn)生多少億噸二氧化碳？需這樣的赤鐵礦石多少億噸？
（2）大氣中CO₂含量增加會(huì)導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”加劇，科學(xué)家認(rèn)為，人類不僅要努力減少CO₂的排放，更重要的是將CO₂轉(zhuǎn)化為有用物質(zhì)．如將CO₂轉(zhuǎn)化為化工原料乙烯（C₂H₄），其反應(yīng)的微觀過程如圖2所示：

請寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$C₂H₄+4H₂O．

Answer 1

分析 （一） 鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅；
金屬材料包括金屬單質(zhì)和合金；
鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣；
（二） 鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
（三）高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
根據(jù)圖中提供的數(shù)據(jù)和信息可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算；
（四）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算；
根據(jù)圖中提供的信息可以書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：（一） （1）我國在西漢時(shí)期就有“曾青得鐵則化為銅”之說，說的是鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
故填：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）不銹鋼絲是合金，屬于金屬材料．
故填：屬于．
（3）鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
因此食用該麥片還可預(yù)防缺鐵性貧血．
故填：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；缺鐵性貧血．
（二）將細(xì)鐵絲在純氧中完全燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
將反應(yīng)后的黑色固體用磁鐵檢驗(yàn)，能被吸引，因此能被磁鐵吸引的物質(zhì)不一定是鐵單質(zhì)．
故填：不一定．
（三）（1）工業(yè)上用赤鐵礦煉鐵主要原理的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）由提供的信息可知，M點(diǎn)對應(yīng)的物質(zhì)是氧化亞鐵，G點(diǎn)對應(yīng)的物質(zhì)是鐵，鐵的質(zhì)量是14.0g時(shí)，設(shè)氧化亞鐵質(zhì)量為x，
FeO+CO$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$ Fe+CO₂，
72            56
x            14.0g
$\frac{72}{x}$=$\frac{56}{14.0g}$，
x=18.0g，
故填：18.0．
（四） （1）設(shè)需要赤鐵礦質(zhì)量為y，生成二氧化碳質(zhì)量為z，
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
160           112  132
y×80%      8.4億t  z
$\frac{160}{y×80%}$=$\frac{112}{8.4億t}$=$\frac{132}{z}$，
y=15億t，z=9.9億t，
答：若用含氧化鐵80%的赤鐵礦煉鐵，生產(chǎn)8.4億t鐵，至少產(chǎn)生9.9億噸二氧化碳，需這樣的赤鐵礦石15億t．
（2）由圖中信息可知，二氧化碳和氫氣反應(yīng)生成了乙烯和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$C₂H₄+4H₂O．
故填：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$C₂H₄+4H₂O．

點(diǎn)評 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．