Question

4．下面是鐵及其化合物的實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：
【問(wèn)題Ⅰ】
（1）以赤鐵礦為原料冶煉鐵的化學(xué)反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）將Fe粉溶于稀H₂SO₄的化學(xué)方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，此反應(yīng)屬于置換反應(yīng)（填基本反應(yīng)類(lèi)型）．用點(diǎn)燃法檢驗(yàn)生成的H₂前必須驗(yàn)純．向上述反應(yīng)后的溶液中滴加NaOH溶液，生成白色Fe（OH）₂沉淀，隨后沉淀變?yōu)榛揖G色，白色沉淀變?yōu)榛揖G色的原因之一是部分Fe（OH）₂在濕潤(rùn)的空氣中生成Fe（OH）₃，其反應(yīng)的化學(xué)方程式4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．
【問(wèn)題Ⅱ】灰綠色固體的熱分解實(shí)驗(yàn)
過(guò)濾、洗滌、低溫干燥得到灰綠色固體，其組成為2FeSO₄•2Fe（OH ）₂•Fe₂O₃[相對(duì)分子質(zhì)量為644]．興趣小組稱(chēng)取此灰綠色固體6.44g，在科研人員的指導(dǎo)下用圖1裝置進(jìn)行熱分解實(shí)驗(yàn)．

【查閱資料】①Fe（OH）₂在150℃～200℃時(shí)完全分解為FeO；
②FeSO₄在450℃～500℃時(shí)完全分解為Fe₂O₃；
③2FeSO₄$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑
④濃硫酸只能吸收SO₃和H₂O．
⑤SO₂能使KMnO₄溶液褪色
（1）加熱前后及過(guò)程中均通入N₂，加熱前通N₂的目的是將裝置內(nèi)的空氣趕出．
（2）控制溫度在不同的范圍對(duì)A中樣品加熱，測(cè)得剩余固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖2所示．
①當(dāng)加熱到t₁℃時(shí)，裝置C中的溶液褪色，則通入到裝置C中的氣體為SO₂．（填“化學(xué)式”）
②圖中E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的m_l=6.08．
③圖中F點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)中Fe₂O₃的質(zhì)量為3.2g．
④科研人員將F點(diǎn)所得剩余固體隔絕空氣，在密閉容器中加熱到1400℃，得到純凈的磁性Fe₃O₄．已知加熱過(guò)程中發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)，且反應(yīng)前后固體總質(zhì)量不變．請(qǐng)寫(xiě)出其中一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₂O₃+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 【問(wèn)題Ⅰ】（1）根據(jù)化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法、步驟（寫(xiě)、配、注、等）進(jìn)行書(shū)寫(xiě)即可．（2）根據(jù)題中信息結(jié)合所學(xué)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析；
【問(wèn)題Ⅱ】根據(jù)加熱前裝置內(nèi)有空氣來(lái)分析；根據(jù)高錳酸鉀具有氧化性來(lái)分析；根據(jù)2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中的氫氧化亞鐵分解為FeO來(lái)分析；根據(jù)FeSO₄的質(zhì)量來(lái)計(jì)算Fe₂O₃的質(zhì)量；根據(jù)題干信息來(lái)分析解答．

解答 解：【問(wèn)題Ⅰ】
（1）用一氧化碳還原氧化鐵煉鐵，主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)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）將Fe粉溶于稀H₂SO₄的化學(xué)方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，此反應(yīng)的反應(yīng)物是一種單質(zhì)和一種化合物，生成物是一種單質(zhì)和一種化合物，屬于置換反應(yīng)；用點(diǎn)燃法檢驗(yàn)生成的H₂前必須驗(yàn)純．Fe（OH）₂在濕潤(rùn)的空氣中生成Fe（OH）₃，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．故填：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；置換反應(yīng)；驗(yàn)純；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；
【問(wèn)題Ⅱ】（1）加熱前，通入一段時(shí)間N₂的目的是將裝置內(nèi)的空氣趕出，防止氫氧化亞鐵氧化為氫氧化鐵；故填：將裝置內(nèi)的空氣趕出；
（2）①當(dāng)加熱到t₁℃時(shí)，高錳酸鉀具有氧化性，能吸收二氧化硫，溶液由紫紅色變淺，則通入到裝置C中的氣體為SO₂，故填：SO₂；
②圖2中E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的m₁為2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中的氫氧化亞鐵分解為FeO后剩余固體的質(zhì)量，設(shè)生成水的質(zhì)量為x
2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃--2H₂O
    644                                   36
   6.44g                                  x
$\frac{644}{36}$=$\frac{6.44g}{x}$，x=0.36g
則m₁=6.44g-0.36g=6.08g；故填：6.08；
③設(shè)生成Fe₂O₃的質(zhì)量為y，
6.44g2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中含有FeSO₄的質(zhì)量為：6.44g×$\frac{152×2}{644}$=3.04g
6.44g2FeSO₄•2Fe（OH）₂•Fe₂O₃中含有Fe₂O₃的質(zhì)量為：6.44g×$\frac{160}{644}$=1.6g
2FeSO₄$\frac{\underline{\;450℃～500℃\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑
 304                             160
3.04g                             y
$\frac{304}{160}$=$\frac{3.04g}{y}$
圖2中F點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)中Fe₂O₃的質(zhì)量為1.6g+1.6g=3.2g；故填：3.2；
④氧化鐵與氧化亞鐵在高溫的條件下反應(yīng)生成了四氧化三鐵；故填：Fe₂O₃+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了金屬的活動(dòng)性、材料的分類(lèi)、金屬的冶煉、金屬的防銹、物質(zhì)的制備，具有一定的難度，解答時(shí)要根據(jù)所學(xué)知識(shí)、結(jié)合題干信息認(rèn)真分析解答．