Question

金屬材料與人類的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)．
（1）人們習(xí)慣上稱為“五金”的金、銀、銅、鐵、錫中，把金屬

 

（填元素符號）的位置移到最后，正好符合金屬活動性由弱到強的順序，其中可以和稀硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的金屬是

 

．
（2）某化學(xué)興趣小組對煉鐵產(chǎn)生了興趣，根據(jù)如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系在實驗室中模擬煉鐵，并對產(chǎn)物成分進行探究．
（i）煉鐵的原理是

 

（用化學(xué)方程式表示）．
（ii）經(jīng)初步分析得知，無色氣體A不含有單質(zhì)，黑色粉末B的成分是一種或兩種單質(zhì)．
（iii）甲、乙兩個興趣小組分別對無色氣體A和黑色粉末B的成分進行探究．
【猜想與假設(shè)】
甲組在分析了煉鐵的原理后，認為無色氣體A中可能有CO₂，也可能有未反應(yīng)的

 

．
乙組認為黑色粉末的成分中存在以下兩種情況：
假設(shè)一：只含有鐵．假設(shè)二：含有

 

．
【實驗探究】
①為驗證甲組的猜想，同學(xué)們按圖所示裝置進行實驗（箭頭表示氣體流向）．
②上述實驗裝置Ⅱ中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣，裝置Ⅰ的作用是

 

，裝置Ⅲ的作用是

 

．當(dāng)看到Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，Ⅲ中黑色固體變成紅色后，可以確定無色氣體A的成分是

 

．
③為驗證乙組中假設(shè)二是否成立，請你設(shè)計實驗用物理和化學(xué)兩種方法完成以下探究．

實驗方法	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
物理方法			假設(shè)二成立
化學(xué)方法			假設(shè)二成立

【交流反思】針對甲組實驗存在的缺陷，同學(xué)們一起進行了改進，解決了污染環(huán)境問題．
（3）如果要煉出含鐵96%的生鐵3000t，至少需要含氧化鐵90%的赤鐵礦石的質(zhì)量是多少？

Answer 1

考點：金屬活動性順序及其應(yīng)用,常見氣體的檢驗與除雜方法,金屬的化學(xué)性質(zhì),含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的有關(guān)計算,碳的化學(xué)性質(zhì)

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）根據(jù)金屬活動性順序內(nèi)容、排在氫前面的金屬可以置換出酸中的氫，進行分析解答即可．
（2）（i）根據(jù)煉鐵原理，用一氧化碳還原鐵礦石進行解答．
【猜想與假設(shè)】
尾氣中可能含有一氧化碳，或二氧化碳，或一氧化碳和二氧化碳；
黑色固體中可能含有鐵，或鐵和碳；
【實驗與探究】
Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳，所以可以檢驗CO₂，Ⅲ中灼熱的氧化銅變紅，說明有一氧化碳，Ⅱ中濃硫酸的作用是：干燥氣體．
【交流與反思】
一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境．
（3）由生鐵的質(zhì)量和含雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)及赤鐵礦中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，根據(jù)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算出需要赤鐵礦石的質(zhì)量．

解答：解：（1）常見金屬活動性順序為K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，把鐵放到最后，正好金屬活動性由弱到強，所以依據(jù)金屬活動性順序可知，金、銀、銅、錫、鐵活動性減弱，故應(yīng)將鐵的位置向后移一位，則正好符合金屬活動性順序．
排在氫前面的金屬可以置換出酸中的氫，鐵、錫的位置排在氫的前面，能與稀硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．
（2）（i）煉鐵是將原料（鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣）通入高爐中，在高爐中發(fā)生復(fù)雜反應(yīng)，生成鐵的單質(zhì)，例如以赤鐵礦為例，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂．
【猜想與假設(shè)】
無色氣體A中可能有CO₂，也可能有未反應(yīng)的一氧化碳．
假設(shè)一：只含有鐵．  假設(shè)二：鐵和未反應(yīng)的碳．
【實驗與探究】
②Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳，所以可以檢驗CO₂，Ⅲ中灼熱的氧化銅變紅，說明有一氧化碳，Ⅱ中濃硫酸的作用是：干燥氣體．
③實驗操作及實驗現(xiàn)象如表中所示．

實驗方法	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
物理方法 用磁鐵吸引	取少量黑色粉末B，用磁鐵吸引	部分黑色粉末被吸引上來	假設(shè)二成立
化學(xué)方法 加入過量的稀鹽酸	取少量黑色粉末B于試管中，加入過量的稀鹽酸	部分黑色粉末溶解，產(chǎn)生氣泡	假設(shè)二成立

為了防止一氧化碳污染環(huán)境，應(yīng)該對尾氣進行處理．
（3）設(shè)需要赤鐵礦石的質(zhì)量為x．
Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
160             112
90%?x        3000t×96%=2880t

160

112

=

90%?x

2880t

解得：x=4571.4t．
答：至少需要含氧化鐵90%的赤鐵礦石的質(zhì)量是4571.4t．
故答案為：（1）Fe；鐵、錫；（2）（i）3CO+Fe₂O₃

高溫  .

 2Fe+3CO₂
【猜想與假設(shè)】CO；假設(shè)二：鐵和碳
【實驗探究】②檢驗CO₂；檢驗CO；CO₂和CO

實驗方法	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
物理方法 用磁鐵吸引	取少量黑色粉末B，用磁鐵吸引	部分黑色粉末被吸引上來	假設(shè)二成立
化學(xué)方法 加入過量的稀鹽酸	取少量黑色粉末B于試管中，加入過量的稀鹽酸	部分黑色粉末溶解，產(chǎn)生氣泡	假設(shè)二成立

（3）4571.4t

點評：化學(xué)實驗現(xiàn)象是化學(xué)實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，并有助于提高觀察、實驗?zāi)芰Γ�所以，對化學(xué)實驗不僅要認真觀察，還應(yīng)掌握觀察實驗現(xiàn)象的方法．