Question

在學(xué)習(xí)冶煉生鐵原理后，某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)鐵的氧化物的性質(zhì)開展了探究活動(dòng)．
（1）鐵的氧化物中除氧化鐵為紅棕色外，其余都為黑色．
（2）一氧化碳與鐵的氧化物在高溫條件下，都能發(fā)生類似于一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)．
（3）鐵的氧化物中只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引．
（4）鐵的氧化物都能與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)且無氣體生成．
[實(shí)驗(yàn)探究]
興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行高溫條件下（酒精噴燈提供高溫）一氧化碳與四氧化三鐵反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)．

[討論交流]第一小組有兩位同學(xué)在連接實(shí)驗(yàn)裝置、檢查裝置氣密性、裝藥品、固定實(shí)驗(yàn)裝置后，就實(shí)驗(yàn)操作順序問題出現(xiàn)了分歧．
（1）小梅同學(xué)認(rèn)為先通一段時(shí)間一氧化碳排凈空氣，然后再點(diǎn)燃酒精燈和酒精噴燈，小成同學(xué)覺得這樣做不好，他的理由是：

一氧化碳是有毒氣體，對(duì)空氣有污染

．
（2）小成同學(xué)主張先點(diǎn)燃酒精燈和酒精噴燈，然后再通一氧化碳，小梅同學(xué)又提出反對(duì)，她的理由是：

一氧化碳具有可燃性，與容器內(nèi)的空氣混合，點(diǎn)燃后可能會(huì)發(fā)生爆炸

．
（3）老師認(rèn)為他們的反對(duì)意見都有道理．請(qǐng)你幫助這兩位同學(xué)解決他們的困難，你的辦法是

先通入一段時(shí)間氮?dú)饣蛳∮袣怏w，排凈玻璃管內(nèi)的空氣，然后再點(diǎn)燃酒精燈

．
[實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)]
（1）第二小組同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)，觀察到

試管B中的石灰水變渾濁

，說明已發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了二氧化碳．
（2）玻璃管A中的粉末始終是黑色的．實(shí)驗(yàn)完畢，待玻璃管A冷卻后，小斌同學(xué)用磁鐵在玻璃管A外壁移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)黑色粉末能被磁鐵吸引，小斌認(rèn)為有金屬鐵生成．小明同學(xué)認(rèn)為小斌的實(shí)驗(yàn)不能證明有金屬鐵生成，理由是

四氧化鐵也能被磁鐵吸引

．
（3）小明同學(xué)將冷卻后的黑色粉末取出實(shí)驗(yàn)，證明有金屬鐵生成，其實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)象是

取少量黑色粉末于試管中，向其中滴加稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡，說明生成了金屬鐵

，化學(xué)方程式是

Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑

．在高溫條件下一氧化碳與四氧化三鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式是

4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂

．
第三小組取12g含有雜質(zhì)的四氧化三鐵樣品（雜質(zhì)不參加化學(xué)反應(yīng)），通入足量的一氧化碳在高溫下充分反應(yīng)后剩余8.8g固體，求樣品中四氧化三鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過程）．
[實(shí)驗(yàn)反思]
（1）第四小組實(shí)驗(yàn)未能正常進(jìn)行，玻璃管A破裂了，其實(shí)驗(yàn)失敗的操作是

玻璃管A沒有先預(yù)熱，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等

．
（2）常見的鐵礦石有：磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）、赤鐵礦（主要成分是Fe₂O₃）、褐鐵礦（主要成分是Fe₂O₃?3H₂O）、菱鐵礦（主要成分是FeCO₃）、黃鐵礦（主要成分是FeS₂）．其中，理論上最適宜煉鐵的兩種礦石為

磁鐵礦和赤鐵礦

，理由是

含鐵量高，且沒有硫污染

．

Answer 1

分析：[實(shí)驗(yàn)探究]
（1）一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中能夠污染環(huán)境；
（2）一氧化碳具有可燃性，與空氣或與氧氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸；
（3）可以用氮?dú)狻⒒蛳∮袣怏w等化學(xué)性質(zhì)不活潑的物質(zhì)排盡裝置中的空氣；
[實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)]
（1）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（2）磁鐵能夠吸引鐵、四氧化三鐵；
（3）根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書寫化學(xué)方程式；
根據(jù)化學(xué)方程式可以求出雜質(zhì)的質(zhì)量，進(jìn)一步可以求出四氧化三鐵的質(zhì)量，從而可以求出四氧化三鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
[實(shí)驗(yàn)反思]
（1）操作不當(dāng)容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失�。�
（2）選擇鐵礦石不但要考慮鐵的含量高低，也要考慮對(duì)環(huán)境的影響．

解答：解：【實(shí)驗(yàn)探究】
[討論交流]
（1）向裝置中通入一氧化碳時(shí)，一氧化碳會(huì)擴(kuò)散到空氣中，污染大氣．
故填：一氧化碳是有毒氣體，對(duì)空氣有污染．
（2）先點(diǎn)燃酒精燈和酒精噴燈，然后再通一氧化碳，如果一氧化碳和裝置中的空氣混合達(dá)到了一氧化碳的爆炸極限，會(huì)發(fā)生爆炸．
故填：一氧化碳具有可燃性，與容器內(nèi)的空氣混合，點(diǎn)燃后可能會(huì)發(fā)生爆炸．
（3）可以先通入一段時(shí)間氮?dú)饣蛳∮袣怏w，排凈玻璃管內(nèi)的空氣，然后再點(diǎn)燃酒精燈．
故填：先通入一段時(shí)間氮?dú)饣蛳∮袣怏w，排凈玻璃管內(nèi)的空氣，然后再點(diǎn)燃酒精燈．
[實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)]
（1）如果試管B中的石灰水變渾濁，說明已發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了二氧化碳．
故填：試管B中的石灰水變渾濁．  
（2）因?yàn)殍F、四氧化三鐵都能夠被磁鐵吸引，所以黑色粉末能被磁鐵吸引，不能證明有鐵生成．
故填：四氧化鐵也能被磁鐵吸引．  
（3）為了證明是否有鐵生成，可以取少量黑色粉末于試管中，向其中滴加稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡，說明生成了金屬鐵．
故填：取少量黑色粉末于試管中，向其中滴加稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡，說明生成了金屬鐵．
鐵和稀鹽酸反應(yīng)能生成氯化亞鐵和氫氣，一氧化碳和四氧化三鐵在高溫條件下反應(yīng)能生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑、4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂．
故填：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂．
【計(jì)算分析】
解：設(shè)樣品中雜質(zhì)的質(zhì)量為x．
4CO+Fe₃O₄ 

高溫  .

3Fe+4CO₂
     232       168
    12g-x     8.8g-x 

232

12g-x

=

168

8.8g-x

，
x=0.4g，
樣品中Fe₃O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

12g-0.4g

12g

×100%=96.7%；
答：樣品中四氧化三鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是96.7%．
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）玻璃管A沒有先預(yù)熱，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等都可能導(dǎo)致玻璃管破裂．
故填：玻璃管A沒有先預(yù)熱，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等．
（2）磁鐵礦、赤鐵礦比褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦中的含鐵量高，并且沒有硫污染，所以適宜煉鐵的兩種礦石是磁鐵礦和赤鐵礦．
故填：磁鐵礦和赤鐵礦；含鐵量高，且沒有硫污染．

點(diǎn)評(píng)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，有助于提高觀察實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力．所以，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要認(rèn)真觀察，還應(yīng)掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法．