Question

古往今来，金属材料和制品在我们的社会生活中一直起者非常重要的作用。

（1）考古工作者发现铁质的出土文物往往锈蚀严重，铁生锈的条件是_____。在实验室常用稀盐酸清除铁锈，化学方程式为_____。

（2）近年来，我国高铁建设促进了经济、社会的快速发展。制造铁轨的材料是合金钢，主要原因是合金钢具有_____的优越性能（要求只答一条）。

（3）某同学在实验室进行了两个有关金属性质的实验：

实验Ⅰ：硫酸铝溶液和铁粉混合

实验Ⅱ：硫酸铜溶液与铁粉混合

在上述两个实验结束后，该同学将实验Ⅰ和Ⅱ的物质全部倒入同一个烧杯中，发现烧杯内的红色固体明显增多，原因是_____（用文字说明）。一段时间后过滤，向滤渣中滴加盐酸，结果没有气泡产生。那么，滤液中所含金属离子的情况可能是_____〔填写序号）。

①A1³⁺②A1³⁺、Fe²⁺③A1³⁺、Fe³⁺④Fe²⁺、Cu²⁺⑤A1³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺

Answer

铁与氧气、水同时接触 。 Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O 。 硬度大（或机械强度好、或韧性好等） 实验Ⅱ中硫酸铜溶液有剩余，而实验Ⅰ中的铁粉又能与实验Ⅱ中剩余的硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁 ②⑤

【解析】（1）铁在与氧气、水共存时会发生锈蚀；铁锈的主要成分是氧化铁，与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式是：Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O；

（2）合金钢的主要成分是铁、锰、碳，其韧性好，硬度大，纯铁硬度小且脆；所以铁轨用合金钢；

（3）在金属活动性顺序中，铁排在铝后面，排在铜前面，所以实验Ⅰ中硫酸铝溶液和铁粉不反应；实验Ⅱ中铁能置换出硫酸铜中的铜，同时生成硫酸亚铁；将实验Ⅰ和Ⅱ的物质全部倒入同一个烧杯中，发现烧杯内的红色固体明显增多，这是因为实验Ⅱ中硫酸铜溶液有剩余，而实验Ⅰ中的铁粉又能与实验Ⅱ中剩余的硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁；一段时间后过滤，向滤渣中滴加盐酸，结果没有气泡产生，说明铁粉已经完全反应，滤渣为铜，滤液中一定含有硫酸铝、硫酸亚铁，可能含有硫酸铜，即滤液中含有的金属离子有以下几种可能：铝离子、亚铁离子；铝离子、亚铁离子和铜离子，故选②⑤。