Question

11．如圖1是關(guān)于鐵的化學(xué)性質(zhì)的知識網(wǎng)絡(luò)（“→”表示一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)），其中B是密度最小的氣體，C為紫紅色固體單質(zhì)．請回答下列問題：

（1）B物質(zhì)的一種用途是冶煉金屬．
（2）反應(yīng)①導(dǎo)致每年有大量的鐵銹蝕，為阻止鐵銹蝕的發(fā)生，人們常采用在鐵表面涂刷油漆或鍍上其他金屬等方法．鐵銹蝕的原理是鐵與氧氣和水蒸氣接觸．
（3）反應(yīng)③原理可用于工業(yè)“濕法冶金”，某工廠將含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液經(jīng)重新處理回收了有關(guān)金屬和化合物，設(shè)計(jì)的工藝流程圖如圖2所示，請據(jù)圖回答：
a．步驟①中鋅粉必須過量的原因是確保廢液中的硫酸銅、硫酸亞鐵完全反應(yīng)．
b．步驟①中任一反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu．
c．檢驗(yàn)步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法是向固體D中加入稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生，說明加入的稀硫酸不足量．
d．若流程圖中的物質(zhì)損失可以忽略，最終所得硫酸鋅的質(zhì)量＞（填“＞”、“＜”或“=”）原廢液中硫酸鋅的質(zhì)量．
（4）冶煉21t含雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的生鐵，需要含氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的赤鐵礦石的質(zhì)量是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)B是密度最小的氣體，所以B是氫氣，C為紫紅色固體單質(zhì)，所以C是銅，鐵會轉(zhuǎn)換成氫氣、銅，然后將推出的物質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證即可；
（2）根據(jù)鐵生銹的條件進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)廢液中成分CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄，可知加入過量的鋅粉是把能與鋅反應(yīng)的物質(zhì)都反應(yīng)掉；根據(jù)鋅與硫酸銅，或與硫酸亞鐵反應(yīng)的方程式考慮；步驟④中加入的稀硫酸是為了和鋅反應(yīng)，主要看是否有沒反應(yīng)的鋅就行；根據(jù)硫酸新的來源考慮與原硫酸鋅質(zhì)量的多少即可；
（4）根據(jù)化學(xué)變化過程中元素質(zhì)量不變，赤鐵礦石中所含鐵元素質(zhì)量與冶煉出的生鐵中含鐵元素質(zhì)量相等，由鐵礦石質(zhì)量可計(jì)算生鐵質(zhì)量；也可以由生鐵的質(zhì)量和含雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及赤鐵礦中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計(jì)算出需要赤鐵礦石的質(zhì)量．

解答 解：（1）B是密度最小的氣體，所以B是氫氣，C為紫紅色固體單質(zhì)，所以C是銅，鐵會轉(zhuǎn)換成氫氣、銅，所以氣體B為氫氣，氫氣具有可燃性；
（2）反應(yīng)①導(dǎo)致每年有大量的鐵銹蝕，為阻止鐵銹蝕的發(fā)生，人們常采用在鐵表面涂刷油漆或鍍上其他金屬等方法．鐵銹蝕的原理是鐵與 O₂和H₂O接觸；（3）廢液中成分CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄，可知加入過量的鋅粉是把能與鋅反應(yīng)的物質(zhì)都反應(yīng)掉，鋅可以與硫酸銅反應(yīng)，鋅可以與硫酸亞鐵反應(yīng)，所以步驟①中鋅粉必須過量的原因是將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來；根據(jù)鋅與硫酸銅反應(yīng)的反應(yīng)物是鋅和硫酸銅，生成物是銅和硫酸鋅，寫出方程式即可：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；步驟④中加入的稀硫酸是為了和鋅反應(yīng)，主要看是否有沒反應(yīng)的鋅就行，所以步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法是：取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生則酸不足量，否則酸足量；硫酸新的來源有三部分：原來的硫酸鋅、鋅與硫酸銅、硫酸亞鐵反應(yīng)生成的硫酸鋅；過量的鋅與硫酸反應(yīng)生成的硫酸鋅；所以說最終所得硫酸鋅的質(zhì)量大于原廢液中硫酸鋅的質(zhì)量；
（4）設(shè)需要含氧化鐵75%的赤鐵礦石的質(zhì)量是x
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                     112
x×75%          21t×（1-3.00%）
$\frac{160}{x×75%}$=$\frac{112}{21t×（1-3%）}$
x=38.8t
答：需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的赤鐵礦石的質(zhì)量是38.8t．
故答案為：（1）做燃料；
（2）O₂，H₂O；
（3）a．確保廢液中的CuSO₄、FeSO₄完全反應(yīng)；
b．Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；
c．向固體D中加入稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生，說明加入的稀硫酸不足量；
d．＞；
（4）38.8 t．

點(diǎn)評 本題是一道推斷題，解題的關(guān)鍵是抓住題目中關(guān)于氫氣以及物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，屬一道基礎(chǔ)性推斷題．解答本題的關(guān)鍵是B是密度最小的氣體，C為紫紅色固體單質(zhì)，所以說B是氫氣，C是銅，再進(jìn)一步進(jìn)行推斷即可．赤鐵礦石中鐵元素的質(zhì)量為礦石中氧化鐵所含鐵元素的質(zhì)量，可以根據(jù)鐵元素的質(zhì)量守恒來做，也可以根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行求算．