從古至今,鐵及其化合物在生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用。
一、鐵材料的認(rèn)識
(1)鋼鐵是目前使用較廣泛的金屬。如圖1是某太陽能電池示意圖,其中不涉及到的材料是 cc(選填字母)。
a.無機材料
b.合成材料
c.復(fù)合材料
(2)圖中支架采用合金鋼,相比于純鐵,它的硬度更 大大(選填“大”或“小”)。
(3)《天工開物》記載的“炒鋼”是靠鼓風(fēng)并不斷攪拌熔化的生鐵使其成鋼?!俺翠摗笔菫榱私档蜕F中 碳碳元素的含量。
(4)鐵制品使用過程中容易生銹,實際上是鐵與空氣中的 氧氣和水氧氣和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。鐵制品表面的鐵銹,可加入稀鹽酸除去,其原理是 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O(用化學(xué)方程式表示)。
二、鐵紅(Fe2O3)的制備
工業(yè)上用硫鐵礦燒渣(含有Fe2O3、FeO和SiO2等)制備鐵紅的步驟如圖2所示。
(5)酸浸前,將燒渣粉碎的目的是 增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高燒渣浸出率增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高燒渣浸出率。
(6)酸浸時,硫酸不能過量太多,一是節(jié)約硫酸,二是 會增加沉淀過程中氨水的用量會增加沉淀過程中氨水的用量。
(7)“沉鐵”過程溫度不宜過高,主要原因是 防止氨水揮發(fā)或分解,降低產(chǎn)率防止氨水揮發(fā)或分解,降低產(chǎn)率。
(8)“沉鐵”后過濾,濾渣中含有FeOOH,將其焙燒后可得到鐵紅,寫出焙燒時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 2FeOOH 高溫 Fe2O3+H2O2FeOOH 高溫 Fe2O3+H2O。
三、還原性鐵粉的制備
上述流程制備的鐵紅混有少量FeOOH,實驗小組取48.9g該鐵紅樣品置于裝置A中,通入CH4后加熱制備還原性鐵粉,不同溫度下測得裝置B和C的質(zhì)量變化如表所示。
【資料】如圖3所示。FeOOH在350℃時完全分解。加熱到500℃以上,F(xiàn)e2O3和CH4開始反應(yīng),生成鐵的其他氧化物、CO2和H2O。溫度高于700℃,生成Fe。
高溫
高溫
溫度℃ | 裝置B/g | 裝置C/g |
室溫 | 200.0 | 200.0 |
350 | 200.9 | 200 |
600 | m | 201.1 |
650 | 202.7 | 202.2 |
檢查裝置氣密性
檢查裝置氣密性
。(10)停止加熱后還要持續(xù)通入一段時間CH4,目的是防止倒吸和
防止空氣進入,導(dǎo)致剛剛制得的鐵再次被氧化
防止空氣進入,導(dǎo)致剛剛制得的鐵再次被氧化
。(11)表中m=
201.8
201.8
。(12)加熱到600℃時,裝置A中剩余固體的化學(xué)式為
Fe2O3?2Fe3O4?2FeO
Fe2O3?2Fe3O4?2FeO
。(13)650℃時,A中剩余固體為FeO和Fe3O4的混合物,寫出裝置A中固體由Fe2O3加熱到650℃時發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式
6Fe2O3+CH4 6FeO+2Fe3O4+CO2+2H2O
650
℃
6Fe2O3+CH4 6FeO+2Fe3O4+CO2+2H2O
。650
℃
【考點】物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算;合成材料的使用及其對人和環(huán)境的影響;合金與合金的性質(zhì);金屬銹蝕的條件及其防護.
【答案】c;大;碳;氧氣和水;Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高燒渣浸出率;會增加沉淀過程中氨水的用量;防止氨水揮發(fā)或分解,降低產(chǎn)率;2FeOOH Fe2O3+H2O;檢查裝置氣密性;防止空氣進入,導(dǎo)致剛剛制得的鐵再次被氧化;201.8;Fe2O3?2Fe3O4?2FeO;6Fe2O3+CH4 6FeO+2Fe3O4+CO2+2H2O
高溫
650
℃
【解答】
【點評】
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