Question

【題目】楊敏在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行CO還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)采用酒精燈加熱（圖A）與書本實(shí)驗(yàn)（圖B）現(xiàn)象相同，發(fā)現(xiàn)在得到的黑色粉末中加稀鹽酸，沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，楊敏就圖A實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)后得到的黑色粉末的成分進(jìn)行了如下探究。

（查閱資料）①鐵粉及鐵的幾種常見(jiàn)氧化物的顏色及部分性質(zhì)。

物質(zhì)	鐵粉	Fe2O3	Fe3O4	FeO
顏色	黑色	紅棕色	黑色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	能	不能

②實(shí)驗(yàn)室酒精燈的溫度為400﹣500℃，酒精噴燈的加熱溫度在1000℃左右。

③當(dāng)溫度高于300℃以上，Fe2O3容易被還原成Fe3O4；當(dāng)溫度高于600℃以上，Fe3O4容易被還原FeO；當(dāng)溫度高于700℃以上，FeO容易被還原成Fe；

（提出問(wèn)題）圖A實(shí)驗(yàn)得到黑色粉末的成分是什么？

（提出猜想）黑色粉末的成分是：①FeO、Fe3O4②FeO③Fe3O4；④FeO、Fe3O4、Fe2O3。

（分析與評(píng)價(jià)）猜想_____錯(cuò)誤，理由是_____。

（1）裝置A有一處明顯錯(cuò)誤，該錯(cuò)誤是_____。

（2）請(qǐng)寫出澄清石灰水中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式_____。

（3）由對(duì)比實(shí)驗(yàn)可知，還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物與_____有關(guān)。

（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）將圖A實(shí)驗(yàn)得到黑色粉末倒在一表面皿中，用磁鐵接觸黑色粉末，出現(xiàn)_____現(xiàn)象，說(shuō)明猜想②正確。

（4）實(shí)驗(yàn)B最后得到的黑色固體可能是Fe和Fe3O4，中的一種或兩種。小海設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)探究其成分，請(qǐng)幫助他完成該探究過(guò)程。

（探究過(guò)程）①定性研究：取少量的圖B實(shí)驗(yàn)得到的黑色粉末于一試管中，加入適量的硫酸銅溶液，充分振蕩，出現(xiàn)_____現(xiàn)象，證明黑色固體中有鐵。

②定量研究：取B實(shí)驗(yàn)得到的黑色固體20g，設(shè)計(jì)如圖C實(shí)驗(yàn)：試推測(cè)黑色固體的成分是_____。

③有同學(xué)試圖通過(guò)反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化來(lái)確定黑色固體的成分，你認(rèn)為可行嗎？（假設(shè)氧化鐵在反應(yīng)中完全反應(yīng)）_____（填“行”或“不行”）理由是_____。

Answer 1

【答案】④； Fe2O3是紅棕色 沒(méi)有處理尾氣 Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O 溫度。 黑色固體不能被吸引 析出紅色固體，溶液由藍(lán)色變成淺綠色 鐵、四氧化三鐵 可行； 根據(jù)氧化鐵質(zhì)量可以計(jì)算鐵元素質(zhì)量，如果剩余固體質(zhì)量和鐵元素質(zhì)量相等，則黑色固體是鐵，如果剩余固體質(zhì)量大于鐵元素質(zhì)量，則黑色固體是鐵和四氧化三鐵

【解析】

分析與評(píng)價(jià)：猜想④錯(cuò)誤，理由是Fe2O3是紅棕色。

（1）裝置A的尾氣中有有毒的一氧化碳，該裝置沒(méi)有處理尾氣，一氧化碳擴(kuò)散到空氣中會(huì)污染環(huán)境。（2）澄清石灰水是氫氧化鈣溶液，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O。（3）由對(duì)比實(shí)驗(yàn)可知，還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物與溫度有關(guān)，即溫度不同時(shí)生成物不同。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

將圖A實(shí)驗(yàn)得到黑色粉末倒在一表面皿中，用磁鐵接觸黑色粉末，黑色固體不能被吸引，說(shuō)明黑色粉末中不含有鐵和四氧化三鐵，說(shuō)明猜想②正確。

探究過(guò)程：

①金屬活動(dòng)性順序中，排在前面的金屬能將排在后面的金屬?gòu)钠浠�合物的水溶液中置換出來(lái)，硫酸銅溶液是藍(lán)色，硫酸亞鐵溶液是淺綠色，所以加入適量的硫酸銅溶液，充分振蕩，析出紅色固體，溶液由藍(lán)色變成淺綠色，證明黑色固體中有鐵。

②設(shè)黑色固體中鐵的質(zhì)量為x，

=，解得 x＝5.6g，

所以黑色固體是鐵和四氧化三鐵的混合物。

③可行，理由是：根據(jù)氧化鐵質(zhì)量可以計(jì)算出鐵元素質(zhì)量，如果剩余固體質(zhì)量和鐵元素質(zhì)量相等，則黑色固體是鐵，如果剩余固體質(zhì)量大于鐵元素質(zhì)量，則黑色固體是鐵和四氧化三鐵。