Question

人类的生产和生活都离不开金属。

Ⅰ.金属元素在自然界中分布很广，在地壳中主要以矿物形式存在。下列矿石的主要成分不属于氧化物的

是       （填序号），孔雀石中铜元素的化合价         ；如将一定量的铁加入到硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中，充分反应后，滤液中一定含有的溶质是              ，滤渣中一定含有                。

Ⅱ.铁是应用最广泛的金属。

（1）下图是工业炼铁示意图。其中，焦炭的作用是燃烧提供能量和        ；写出有铁生成的化学方程式为               。

（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁的化学原理，用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图。

①实验中玻璃管里固体粉末的颜色变化是             ，澄清的石灰水中发生反应的化学方程式是          。

②该装置有何不妥？                 。

（3）该化学兴趣小组的同学利用改正后的装置对一份由铁粉和氧化铁组成的混合物进行探究。他们取了7.2g固体样品放入硬质玻璃管通入足量的CO进行实验，高温灼烧至质量不再变化，称得玻璃管中固体质量为6g，请计算：

①该混合物中铁元素与氧元素的质量比。（1分）

②该混合物中铁粉的质量分数。（结果保留一位小数）（2分）

Answer

Ⅰ.B；+2；硫酸亚铁和硫酸锌；铜；

Ⅱ（1）制备一氧化碳；Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

（2）①红色固体变成黑色；CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

②没有尾气处理装置；

（3）①6:1；②44.4 %。

【解析】

试题分析：Ⅰ.由矿石的成分可知，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，由铜、氧、氢、碳四种元素组成，不属于氧化物；根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0可求出孔雀石中铜元素的化合价为+2价；根据在金属活动顺序表中铁、铜、锌三种金属的活动性顺序为锌＞铁＞铜，所以向硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中加入一定量的铁粉，铁可以硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁，不能和硫酸锌发生反应；充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，如果铁粉过量，则滤渣中含有铁粉和铜粉，如果铁粉恰好完全反应，则滤渣中只有铜，所以滤渣中一定有铜；无论铁粉是否过量，滤液中都一定有反应后生成的硫酸亚铁和不和铁发生反应的硫酸锌；故答案为：B；+2；硫酸亚铁和硫酸锌；铜；

Ⅱ.（1）根据炼铁高炉中反应可知，碳首先燃烧生成二氧化碳放出大量的热量，可为还原铁矿石提供热量，反应生成的二氧化碳可以和焦炭反应生成CO，然后一氧化碳再还原铁矿石。所以，焦炭的作用是燃烧提供能量和制取CO；生成铁的反应方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

（2）①一氧化碳具有还原性，可与红棕色的氧化铁反应生成黑色的铁和二氧化碳；所以，实验中玻璃管里固体粉末的颜色变化是红色粉末逐渐变黑；生成的二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，反应的方程式是：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

②由于该反应的尾气中含有一氧化碳，直接释放会对空气造成污染；所以，该装置的缺陷是：没有尾气处理装置；

（3）①由质量守恒定律可知，玻璃管中固体减少的质量是氧化铁中氧元素的质量，即7.2g-6g=1.2g，剩余的固体是铁粉，质量为6g．所以，该混合物中铁元素与氧元素的质量比是：(6g+1.2g):1.2g=6:1

②氧化铁的质量为：=4g

该混合物中铁粉的质量分数是：×100%=44.4%。

考点：金属元素的存在形式；金属的化学性质；氧化物的概念；化合价；铁的冶炼；根据化学反应方程式的计算