从古至今,铁及其化合物在生产生活中发挥着重要作用。

一、铁材料的认识
(1)钢铁是目前使用较广泛的金属。如图1是某太阳能电池示意图,其中不涉及到的材料是 cc(选填字母)。
a.无机材料
b.合成材料
c.复合材料
(2)图中支架采用合金钢,相比于纯铁,它的硬度更 大大(选填“大”或“小”)。
(3)《天工开物》记载的“炒钢”是靠鼓风并不断搅拌熔化的生铁使其成钢。“炒钢”是为了降低生铁中 碳碳元素的含量。
(4)铁制品使用过程中容易生锈,实际上是铁与空气中的 氧气和水氧气和水发生化学反应的过程。铁制品表面的铁锈,可加入稀盐酸除去,其原理是 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O(用化学方程式表示)。
二、铁红(Fe2O3)的制备
工业上用硫铁矿烧渣(含有Fe2O3、FeO和SiO2等)制备铁红的步骤如图2所示。
(5)酸浸前,将烧渣粉碎的目的是 增大反应物接触面积,加快反应速率,提高烧渣浸出率增大反应物接触面积,加快反应速率,提高烧渣浸出率。
(6)酸浸时,硫酸不能过量太多,一是节约硫酸,二是 会增加沉淀过程中氨水的用量会增加沉淀过程中氨水的用量。
(7)“沉铁”过程温度不宜过高,主要原因是 防止氨水挥发或分解,降低产率防止氨水挥发或分解,降低产率。
(8)“沉铁”后过滤,滤渣中含有FeOOH,将其焙烧后可得到铁红,写出焙烧时发生反应的化学方程式 2FeOOH 高温 Fe2O3+H2O2FeOOH 高温 Fe2O3+H2O。
三、还原性铁粉的制备
上述流程制备的铁红混有少量FeOOH,实验小组取48.9g该铁红样品置于装置A中,通入CH4后加热制备还原性铁粉,不同温度下测得装置B和C的质量变化如表所示。
【资料】如图3所示。FeOOH在350℃时完全分解。加热到500℃以上,Fe2O3和CH4开始反应,生成铁的其他氧化物、CO2和H2O。温度高于700℃,生成Fe。
高温
高温
温度℃ | 装置B/g | 装置C/g |
室温 | 200.0 | 200.0 |
350 | 200.9 | 200 |
600 | m | 201.1 |
650 | 202.7 | 202.2 |
检查装置气密性
检查装置气密性
。(10)停止加热后还要持续通入一段时间CH4,目的是防止倒吸和
防止空气进入,导致刚刚制得的铁再次被氧化
防止空气进入,导致刚刚制得的铁再次被氧化
。(11)表中m=
201.8
201.8
。(12)加热到600℃时,装置A中剩余固体的化学式为
Fe2O3⋅2Fe3O4⋅2FeO
Fe2O3⋅2Fe3O4⋅2FeO
。(13)650℃时,A中剩余固体为FeO和Fe3O4的混合物,写出装置A中固体由Fe2O3加热到650℃时发生反应的总化学方程式
6Fe2O3+CH4 6FeO+2Fe3O4+CO2+2H2O
650
℃
6Fe2O3+CH4 6FeO+2Fe3O4+CO2+2H2O
。650
℃
【答案】c;大;碳;氧气和水;Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;增大反应物接触面积,加快反应速率,提高烧渣浸出率;会增加沉淀过程中氨水的用量;防止氨水挥发或分解,降低产率;2FeOOH Fe2O3+H2O;检查装置气密性;防止空气进入,导致刚刚制得的铁再次被氧化;201.8;Fe2O3⋅2Fe3O4⋅2FeO;6Fe2O3+CH4 6FeO+2Fe3O4+CO2+2H2O
高温
650
℃
【解答】
【点评】
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