Question

20．我國提出“一帶一路”為世界發(fā)展提供的新思路，加強各國交通互聯(lián)互通假設(shè)是一項重要內(nèi)容，我國的高鐵就是一張靚麗的國家名片，依此思思考完成下列問題：
（1）高鐵的無縫鋼軌是用鋼（鋼是鐵的合金）而不用鐵的原因是耐腐蝕．
（2）無縫鋼軌，是利用鋁熱劑把短鋼軌焊接起來的．鋁熱劑的成分是鋁粉和氧化鐵粉，用電火花引燃生成鐵和鋁的氧化物，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（3）建設(shè)高鐵的鋼鐵材料是利用鐵礦石冶煉出來，寫出用磁鐵礦石（主要成分四氧化三鐵）在高溫下和一氧化碳反應(yīng)冶鐵的化學(xué)方程式4CO+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
（4）把一定質(zhì)量的鐵粉放入含有硝酸銀、硝酸銅和硝酸鋅的混合溶液中，反應(yīng)中溶液質(zhì)量的變化曲線如圖所示．
①b點時，溶液中存在的陽離子有哪些？（寫離子符號）
②寫出bc段發(fā)生的化學(xué)方程式．
③d點時過濾，得到的濾渣中有哪些物質(zhì)．
（5）把10g鋼軌樣品，放到足量的鹽酸中反應(yīng)完全，共收集到0.35g氫氣，計算鋼軌樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)用途推測合金的性質(zhì)；
（2）根據(jù)信息書寫化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)煉鐵原理書寫化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)金屬活動性順序和給出的溶液質(zhì)量的變化曲線分析解答；
（5）根據(jù)生成的氫氣的質(zhì)量和對應(yīng)的化學(xué)方程式求算鐵的質(zhì)量進而求算其質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：
（1）由于高鐵的無縫鋼軌長期暴露于空氣中，所以應(yīng)該選用耐腐蝕的鋼而不是鐵．
（2）無縫鋼軌，是利用鋁熱劑把短鋼軌焊接起來的．鋁熱劑的成分是鋁粉和氧化鐵粉，用電火花引燃生成鐵和鋁的氧化物，根據(jù)以上信息可知是鋁和氧化鐵在高溫下生成氧化鋁和鐵，對應(yīng)的化學(xué)方程式為 2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（3）四氧化三鐵 在高溫下和一氧化碳反應(yīng)冶鐵，生成鐵的同時還生成二氧化碳，對應(yīng)的化學(xué)方程式為4CO+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
（4）由于對應(yīng)金屬的活動性順序為Zn＞Fe＞Cu＞Ag，所以鐵只能和硝酸銀、硝酸銅反應(yīng)，而不和硝酸鋅反應(yīng)，且先和硝酸銀反應(yīng)，待硝酸銀反應(yīng)完畢才能和硝酸銅反應(yīng)．
Fe+2AgNO₃=Fe（NO₃）₂+2Ag   溶液質(zhì)量減少量
56                                     216         216-56=160
Fe+Cu（NO₃）₂=Fe（NO₃）₂+Cu     溶液質(zhì)量減少量
56                                       64            64-56=8
可知鐵和硝酸銀反應(yīng)引起的質(zhì)量變化大，而和硝酸銅反應(yīng)引起的質(zhì)量變化小．所以
①b點時，是鐵和硝酸銀恰好完全反應(yīng)，尚未和硝酸銅反應(yīng)的轉(zhuǎn)折點，由于鐵不能和硝酸鋅反應(yīng)，所以溶液中存在的陽離子是鋅離子、亞鐵離子和銅離子，對應(yīng)的符號為：Zn²⁺、Fe²⁺、和Cu²⁺．
②bc段是鐵和硝酸銅反應(yīng)，生成硝酸亞鐵和銅，對應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+Cu（NO₃）₂=Fe（NO₃）₂+Cu．
③由于d點是加入的鐵是過量的，所以d點是不溶性物質(zhì)有剩余的鐵和生成的銀和銅，所以d點時過濾，得到的濾渣中有鐵、銀和銅．
（5）設(shè)生成0.35g氫氣消耗的鐵的質(zhì)量為x
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56                     2
x                      0.35g
$\frac{56}{2}$=$\frac{x}{0.35g}$
x=9.8g
鋼軌樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{9.8g}{10g}$×100%=98%
故答案為：
（1）耐腐蝕（合理即可）．
（2）2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（3）4CO+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
（4）
①Zn²⁺、Fe²⁺、和Cu²⁺．
②Fe+Cu（NO₃）₂=Fe（NO₃）₂+Cu．
③鐵、銀和銅．
（5）98%．

點評 根據(jù)化學(xué)方程式計算時，第一要正確書寫化學(xué)方程式，第二要使用正確的數(shù)據(jù)，第三計算過程要完整