善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要方法，某研究性学习小组的同学在学习铁及其化合物知识时进行了系列研究． I．提出问题问题1：铁为何称为黑色金属？问题2：铁和氧气在不同条件下能发生哪些反应？问题3：铁有多种氧化物，它们的性质有哪些差异？问题4：钢铁厂在选矿时，如何测定铁矿石中的含铁量？问题5：用一氧化碳还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗？ Ⅱ．解决问题

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1. 善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要方法，某研究性学习小组的同学在学习铁及其化合物知识时进行了系列研究．

I．提出问题

问题1：铁为何称为黑色金属？

问题2：铁和氧气在不同条件下能发生哪些反应？

问题3：铁有多种氧化物，它们的性质有哪些差异？

问题4：钢铁厂在选矿时，如何测定铁矿石中的含铁量？

问题5：用一氧化碳还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗？

Ⅱ．解决问题

(1) 【问题1】上网查寻，有两种说法

a．因为在铁表面有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属

b．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属

你认为正确的说法是（填“a”或“b”）．

(2) 【问题2】通过学习，已经知道铁丝在潮湿的空气中能生锈，也能在纯氧中燃烧．
请写出一种防止钢铁生锈的方法

请写出铁丝在纯氧中燃烧的化学方程式．

(3) 【问题3】查阅资料：

a．铁常见的氧化物有氧化铁（Fe₂O₃）、四氧化三铁（Fe₃O₄）和氧化亚铁（FeO）．

b．四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体，可以近似地看怍是氧化亚铁和氧化铁的化合物．它不溶于水，能与酸反应生成两种盐．

c．氧化亚铁是不溶于水的黑色粉末，能与酸反应，无磁性，也不能被磁铁吸引．

请写出四氧化三铁与盐酸反应的化学方程式．

有一包黑色粉末，可能是铁粉、Fe₃O₄粉未、FeO粉末中的一种．请你设计一种实验方案进行鉴别．

(4)

【问题4】同学们参观了某钢铁厂，了解到钢铁厂在选矿时测定铁矿石中含铁量的方法较多，小明结合所学知识，设计了如图1所示的实验装置测定某赤铁矿样品中Fe₂O₃的质量分数．他称取10.0g赤铁矿，当赤铁矿中的Fe₂O₃全部还原为Fe时，剩余固体在CO的保护下冷却、称量．质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与CO反应）．

图中酒精灯的作用是．

该赤铁矿中Fe₂O₃的质量分数为（列出计算过程）．

(5)

【问题5】在钢铁厂的实验室．同学们采集了用某种热分析仪记录的CO与Fe₂O₃进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线．如图2所示．

根据图象分析，写出P点时固体成分的化学式．固体质量由48.0g变为46.4g的过程中发生反应的化学方程式为．

【考点】

金属的化学性质; 金属锈蚀的条件及其防护; 实验探究物质的性质或变化规律; 文字表达式; 根据化学反应方程式的计算;

【答案】

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实验探究题困难

某品牌“暖宝宝”贴说明书的部分内容如图所示；

品名：××牌“暖宝宝”贴

外袋材料：不透气塑料

内袋材料：微孔透气无纺布

袋内物质：铁粉、水、活性炭、氯化钠等

用法：打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上

（1）“暖宝宝”贴的反应原理是铁生锈，即铁与、，两种物质共同作用的结果；由此推测“暖宝宝”贴使用微孔透气无纺布的原因是；

Ⅰ．探究“暖宝宝”贴中活性炭和氯化钠对铁生锈的影响

【实验1】小组同学设计实验如下表：

序号	药品
序号	铁粉	水	氧气	活性炭	氯化钠
实验1	4g	2mL	空气中	0g	0g
实验2	a	2mL	空气中	0g	2g
实验3	4g	2mL	空气中	b	0g
实验4	4g	2mL	空气中	2g	2g

（2）请将表格补充完整： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ g；

（3）小组同学的实验结果如下图所示：

结合曲线图分析，你得到的实验结论是；

Ⅱ．探究使用后的“暖宝宝”贴中是否存在剩余的铁粉

【查阅资料】铁粉在空气中可以燃烧

【实验2】小组同学打开使用过的“暖宝宝”贴内包装袋，发现红棕色固体中掺杂有黑色物质，小组同学分别进行如下实验：

甲同学取适量固体于试管中，加入足量稀硫酸；

乙同学取少量固体于燃烧匙中，用酒精灯点燃；

丙同学取适量固体于试管中，加入适量硫酸铜溶液；

（4）实验分析与讨论

①甲同学证明存在铁粉，他观察到的现象是；

②乙同学观察到样品能燃烧，证明存在铁粉；

同学们指出该方案不可行，理由是；

③丙同学的实验也证明存在铁粉，反应的化学方程式为；

Ⅲ．探究使用后的“暖宝宝”贴固体中铁元素的质量分数

【实验3】取 $\text{[math]}$ 样品加足量稀硫酸和过氧化氢溶液，充分反应后过滤，往滤液中加入适量氢氧化钠溶液，使铁元素全部转化为 $\text{[math]}$ 沉淀，过滤、洗涤并干燥，最终得到的 $\text{[math]}$ 质量为 $\text{[math]}$ ；

（5）样品中铁元素的质量分数为（列出用a、b表示的计算式即可）。

实验探究题普通

2. “锡纸烤鸡蛋”是一种特色小吃，它的一种做法是用“锡纸”包裹住鸡蛋，在炭火上烘烤。学习金属的相关知识后，化学小组对使用的“锡纸”产生了兴趣，查阅资料发现，“锡纸”实际上是金属铝箔。他们产生了疑惑：“锡纸”是铝还是锡呢?于是进行如下实验探究。

【提出问题】“锡纸”中的金属是铝还是锡?

【查阅资料】锡(Sn)与酸或金属的化合物溶液反应生成+2价的锡的化合物。

【做出假设】猜想Ⅰ：“锡纸”中的金属是锡；

猜想Ⅱ：“锡纸”中的金属是铝。

(1) 【进行实验】

实验过程中使用的金属均已打磨过，其目的是。

实验序号	实验操作	实验现象	实验分析与结论
实验一			猜想(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)成立。装置③中反应的化学方程式为。
实验二		③中有固体析出	猜想(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)成立。装置③中反应的化学方程式为。