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(shí)
(1)鋼鐵是目前使用較廣泛的金屬。如圖1是某太陽(yáng)能電池示意圖,其中不涉及到的材料是
c
c
(選填字母)。
a.無(wú)機(jī)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(kāi)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(guò)程中容易生銹,實(shí)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(guò)程。鐵制品表面的鐵銹,可加入稀鹽酸除去,其原理是
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
(用化學(xué)方程式表示)。
二、鐵紅(Fe
2O
3)的制備
工業(yè)上用硫鐵礦燒渣(含有Fe
2O
3、FeO和SiO
2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(shí),硫酸不能過(guò)量太多,一是節(jié)約硫酸,二是
會(huì)增加沉淀過(guò)程中氨水的用量
會(huì)增加沉淀過(guò)程中氨水的用量
。
(7)“沉鐵”過(guò)程溫度不宜過(guò)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(guò)濾,濾渣中含有FeOOH,將其焙燒后可得到鐵紅,寫(xiě)出焙燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
。
三、還原性鐵粉的制備
上述流程制備的鐵紅混有少量FeOOH,實(shí)驗(yàn)小組取48.9g該鐵紅樣品置于裝置A中,通入CH
4后加熱制備還原性鐵粉,不同溫度下測(cè)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(shí)完全分解。加熱到500℃以上,F(xiàn)e
2O
3和CH
4開(kāi)始反應(yīng),生成鐵的其他氧化物、CO
2和H
2O。溫度高于700℃,生成Fe。
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 |
(9)裝配好實(shí)驗(yàn)裝置后,先要
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(shí)間CH
4,目的是防止倒吸和
防止空氣進(jìn)入,導(dǎo)致剛剛制得的鐵再次被氧化
防止空氣進(jìn)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(shí),裝置A中剩余固體的化學(xué)式為
Fe2O3?2Fe3O4?2FeO
Fe2O3?2Fe3O4?2FeO
。
(13)650℃時(shí),A中剩余固體為FeO和Fe
3O
4的混合物,寫(xiě)出裝置A中固體由Fe
2O
3加熱到650℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式
6Fe
2O
3+CH
46FeO+2Fe
3O
4+CO
2+2H
2O
6Fe
2O
3+CH
46FeO+2Fe
3O
4+CO
2+2H
2O
。