Question

【題目】如圖1是化學課外活動小組設計的探究工業煉鐵實驗原理，其中A裝置的作用是將二氧化碳和碳粉在高溫下轉化為一氧化碳，回答下列問題：

（1）寫出裝置A玻璃管中發生反應的化學方程式： ；

（2）整套裝置還有一個明顯的不足之處是： ．

（3）B中得到的黑色產物W，該活動小組同學根據圖2對產物W的成分進行探究．

【提出問題】黑色粉末W可能是什么呢？

【查閱資料】

①鐵的氧化物有氧化鐵，氧化亞鐵和四氧化三鐵等，其中氧化鐵為紅棕色，其余都為黑色．

②鐵的氧化物中四氧化三鐵有磁性，能被磁鐵吸引．

③鐵的氧化物都難溶于水，卻都能與稀鹽酸反應而被溶解．

④鐵的氧化物通常情況下不與CuSO4溶液反應．

【進行猜想】

①甲同學認為黑色粉末W全部是鐵粉．請寫出生成鐵的化學反應方程式 ．該反應利用了CO的 性．

②乙同學認為甲同學的猜想是錯誤的，理由是 ．

③丙同學認為黑色粉末W中不含Fe2O3，理由是 ．

丙同學提出如下猜想，請你結合所學知識幫他補充完整．

猜想1：黑色粉末W由鐵粉和四氧化三鐵（Fe2O3）組成；

猜想2：黑色粉末W由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成；

猜想3：黑色粉末W由 ．

【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W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W用磁鐵吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想2正確
③	取適量黑色粉末R用加入足量稀鹽酸	黑色粉末全部溶解	猜想3正確
④	取適量黑色粉末R用磁鐵吸引		猜想4正確

【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．

【反思提高】

丁同學認為方案②和方案③中得出的結論不正確，其理由是 ．

查閱資料知道：

Fe3O4溶于稀鹽酸生成FeCl3、FeCl2和水，其反應方程式可表示為 ．

Fe3O4也能溶于稀硝酸（HNO3），反應生成Fe（NO3）3、NO和水，試寫出反應的化學方程式 ．

Answer 1

【答案】（1）CO2+C2CO；

（2）缺少尾氣處理裝置；

（3）①Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；還原；

②黑色粉末W與足量的硫酸銅溶液反應后仍有黑色固體存在；

③氧化鐵是紅棕色的固體；鐵粉、四氧化三鐵（Fe2O3）、氧化亞鐵（FeO）；

黑色固體部分被吸引；

【反思提高】

若有四氧化三鐵（Fe3O4）存在，現象相同（或者不能證明沒有四氧化三鐵（Fe3O4），合理即可）；

Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O；

3Fe3O4+28HNO3=9Fe（NO3）3+NO+14H2O．

【解析】（1）二氧化碳和碳在高溫下生成一氧化碳，化學方程式為CO2+C2CO；故填：CO2+C2CO；

（2）一氧化碳有毒，會污染空氣，所以應該將其燃燒，轉化為二氧化碳．故填：缺少尾氣處理裝置；

（3）①在高溫的條件下，一氧化碳將氧化鐵還原為鐵，同時生成二氧化碳，其中一氧化碳充當還原劑；故填：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；還原；

②黑色粉末W與足量的硫酸銅溶液反應后仍有黑色固體存在，說明其中含有鐵的氧化物，故填：黑色粉末W與足量的硫酸銅溶液反應后仍有黑色固體存在；

③氧化鐵是一種紅棕色固體，而M是黑色的，所以不含氧化鐵，故填：氧化鐵是紅棕色的固體；黑色粉末W由鐵粉、四氧化三鐵（Fe2O3）、氧化亞鐵（FeO）組成；故填：鐵粉、四氧化三鐵（Fe2O3）、氧化亞鐵（FeO）；由于猜想③是需要證明三種物質的存在，所以取適量黑色粉末R用磁鐵吸引由于四氧化三鐵能被磁鐵吸引，所以只要黑色粉末部分被吸引，就說明該物質中存在氧化亞鐵和四氧化三鐵，結合固體R的成分中含有紅色固體銅的形成過程可知混合物中還含有單質的鐵，是因為鐵能與硫酸銅反應生成單質的銅．故填：黑色固體部分被吸引；