Question

【題目】某研究性小組在一定溫度下，用下圖所示的實驗裝置進行一氧化碳還原純凈的氧化鐵的實驗。

(1)在上述實驗裝置(已檢查氣密性)中加好藥品、連接好儀器后進行的第一步操作是____________。

(2)實驗開始后，右側試管中發生反應的化學方程式為_______________________。

(3)從環保角度看，實驗裝置該如何改進?________________________________。

(4)實驗中觀察到玻璃管內固體由紅棕色全部變為黑色。現對產物黑色粉末A的成分進行如下探究:

（查閱資料）①一氧化碳還原氧化鐵的實驗過程中固體產物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵粉，三種物質均為黑色;②鐵的氧化物均不和硫酸銅發生反應。

（提出向題）黑色粉末A可能是什么呢?

（進行猜想）(1)小明認為黑色粉末A全部是鐵粉。但小華認為小明的猜想是錯誤的，理由是______。

(2)小華提出了猜想①和猜想②，請結合所學知識補充余下的一個猜想。

猜想①:黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵(Fe3O4)組成;

猜想②:黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵(FeO)組成:

猜想③:_______

（查閱資料）①鐵的氧化物都能與稀鹽酸或稀硫酸反應②四氧化三鐵、鐵粉能被磁鐵吸引;

（實驗探究）

方案	實驗操作	可能的現象	結論
①	取適量黑色粉末A用磁鐵吸引	黑色粉末全部被吸引	猜想①正確
②	取適量黑色粉末A用磁鐵吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正確
③	________	______	猜想③正確

（反思評價）(1)小娟認為在方案①②中，方案________的結論正確。(填數字符號)

(2)請你在表格中填寫好證明你的猜想③的實驗操作和現象。

（得出結論）在高溫下，一氧化碳和氧化鐵反應可生成鐵，氧化亞鐵，四氧化三鐵。

Answer 1

【答案】通入一會兒一氧化碳 Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O 增加點燃或收集尾氣的裝置 如果全部是鐵粉，則不會出現黑色粉末B 黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵、四氧化三鐵組成 取適量黑色粉末，用磁鐵充分吸引，把被磁鐵吸引的物質放入足量硫酸銅溶液中 黑色粉末部分被吸引；析出紅色固體，溶液由藍色變成淺綠色 ①

【解析】

一氧化碳有毒，擴散到空氣中污染環境，和空氣或氧氣混合達到爆炸極限時遇明火或加熱時會發生爆炸；高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應生成二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成白色沉淀碳酸鈣和水；鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅。

（1）在上述實驗裝置（已檢查氣密性）中加好藥品、連接好儀器后進行的第一步操作是通入一會兒一氧化碳，排出裝置中的空氣，防止一氧化碳和空氣混合加熱時發生爆炸；

（2）實驗開始后，氧化鐵和一氧化碳反應生成二氧化碳，右側試管中二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，發生反應的化學方程式為：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；

（3）從環保角度看，如果不對尾氣中的一氧化碳進行處理，一氧化碳擴散到空氣中會污染環境，因此應該添加處理尾氣的裝置，改進方法：增加點燃或收集尾氣的裝置；

[進行猜想]（1）小華認為小明的猜想是錯誤的，理由是如果全部是鐵粉，則不會出現黑色粉末B；

（2）猜想①：黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe3O4）組成；

猜想②：黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成：

猜想③：黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵、四氧化三鐵組成；

[實驗探究]①取適量黑色粉末A用磁鐵吸引，黑色粉末全部被吸引，說明黑色固體是鐵和四氧化三鐵；

②取適量黑色粉末A用磁鐵吸引，黑色粉末部分被吸引，說明固體中含有氧化亞鐵；

③取適量黑色粉末，用磁鐵充分吸引，把被磁鐵吸引的物質放入足量硫酸銅溶液中；

實驗現象：黑色粉末部分被吸引，說明固體中含有氧化亞鐵；析出紅色固體，溶液由藍色變成淺綠色，是因為鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，剩余黑色固體，說明固體中含有四氧化三鐵；

[反思評價]（1）小在方案①②中，方案①的結論正確，這是因為黑色粉末全部被吸引，說明黑色固體是鐵和四氧化三鐵，黑色粉末部分被吸引，說明黑色固體可能是鐵粉和氧化亞鐵，也可能是鐵粉、氧化亞鐵、四氧化三鐵，因此方案②的結論正確。