Question

【題目】善于提出問題、探究問題和解決問題是學(xué)好化學(xué)的重要法。某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)鐵及其化合物知識時進行了系列研究。

Ⅰ．提出問題：

問題1：鐵有多種氧化物，它們的性質(zhì)有哪些差異？

問題3：用一氧化碳還原氧化鐵得到的黑色固體一定是單質(zhì)鐵嗎？

Ⅱ．解決問題

【問題1】查詢資料：

a．鐵常見的氧化物有氧化鐵（Fe2O3）、四氧化三鐵（Fe3O4）和氧化亞鐵（FeO）。

b．四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體，可以被磁鐵吸引。它不溶于水，可以近似地看作是氧化亞鐵和氧化鐵的化合物，能與酸反應(yīng)生成兩種鹽。

C.氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，能與酸反應(yīng)，無磁性，不能被磁鐵吸引。

（1）請寫出四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式______________

（2）有一包黑色粉末，可能是鐵粉、Fe3O4粉末、FeO粉末中的一種。請你設(shè)計一種實驗方案進行鑒別。

實驗步驟	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
步驟一：取少量樣品用磁鐵吸引	現(xiàn)象：_________________
步驟二：_________________	_________________

【問題2】同學(xué)們查閱資料得知CO與氧化鐵反應(yīng)，在不同的溫度下，氧化鐵因失氧程度不同而生成其他鐵的氧化物（或鐵單質(zhì)）和CO2.小組同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置測定一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)后的固體產(chǎn)物。

（3）實驗開始應(yīng)通入一氧化碳，再點燃酒精燈，目的是_________________________。

【注意】若答對以下問題獎勵4分，化學(xué)試卷總分不超過60分。

（4）同學(xué)們采集了用某種熱分析儀記錄的CO與氧化鐵反應(yīng)的有關(guān)數(shù)據(jù)，并得到固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，如圖2所示。根據(jù)相關(guān)信息，回答如下問題：

①圖1虛線中裝置的具體作用是____________________。

②在0~400℃溫度范圍內(nèi)，管內(nèi)固體質(zhì)量不變，其原因是____________

③圖中X=___________g，B點剩余固體的化學(xué)式是______________。

Answer 1

【答案】 Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O 能被磁鐵吸引 取少量樣品加入稀鹽酸 產(chǎn)生氣泡，說明是鐵．若沒有產(chǎn)生氣泡，說明是Fe3O4 先通一氧化碳為了趕走裝置中的空氣，防止一氧化碳不純引起爆炸 吸收生成的二氧化碳，收集過量的一氧化碳 在0℃～400℃溫度范圍內(nèi)，沒有達到CO與Fe2O3反應(yīng)的溫度，所以管內(nèi)固體質(zhì)量不變 1.68 FeO

【解析】(1)四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水，化學(xué)方程式為：Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O；(2)氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，能與酸反應(yīng)，無磁性，也不能被磁鐵吸引；鐵可以與稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣，氧化鐵溶于稀鹽酸生成氯化鐵和水，據(jù)此可以檢驗混合物組成，方法為：取少量樣品用磁鐵吸引，不能被磁鐵吸引，說明是FeO；能被磁鐵吸引，說明是鐵粉或Fe3O4粉末，在取少量樣品加入稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡，說明是鐵，若沒有產(chǎn)生氣泡，說明是Fe3O4；(3)一氧化碳混有氧氣點燃會發(fā)生爆炸，先通一氧化碳為了趕走裝置中的空氣，防止一氧化碳不純引起爆炸；(4)①由于CO有毒，不能直接排放，放置盛有氫氧化鈉溶液的集氣瓶，目的是吸收生成的二氧化碳，收集過量的一氧化碳；②一氧化碳和氧化鐵需在高溫下反應(yīng)，在0℃～400℃溫度范圍內(nèi)，沒有達到CO與Fe2O3反應(yīng)的溫度，所以管內(nèi)固體質(zhì)量不變；③固體質(zhì)量由2.32g變?yōu)?/span>2.16g時，對應(yīng)溫度為500-600℃，此時Fe3O4與CO反應(yīng)，失去氧2.32g -2.16g =0.16g；四氧化三鐵中氧元素為2.32g× =0.64g，鐵元素質(zhì)量=2.32g -0.64g=1.68g，殘余固體中氧元素質(zhì)量=0.64g-0.16g=0.48g；鐵、氧元素個數(shù)比=：=1：1，所以此時還原產(chǎn)物為FeO。