Question

【題目】早在春秋戰國時期，我國就開始生產和使用鐵器。從1世紀起，鐵成了一種最主要的金屬材料，工業上可利用一氧化碳還原赤鐵礦制得金屬鐵。

（1）如下圖回答問題：

①加熱一段時間后玻璃管內的現象是_____，反應的化學方程式為_____

②你認為B裝置的優點是_____

（2）工業上可利用“鋁熱反應”焊接鋼軌、冶煉難熔金屬等，其原理是在高溫下用鋁將某些金屬從其氧化物中置換出來，在高溫下鋁與四氧化三鐵反應的化學方程式為_____。

（3）向硝酸銀、硝酸銅和硝酸鋅的混合溶液中，加入一定量的鐵粉，充分反應后過濾，向過濾出的固體中滴加稀硫酸，有氣體生成，則過濾出的固體中一定有_____．

（4）現有一包黑色固體粉，可能含有炭粉、CuO、Fe3O4中的兩種或者三種，某化學興趣小組通過實驗探究其成分。

I提出問題：該黑色固體粉末成分是什么？

II作出猜想：猜想一：混合固體是炭粉、CuO

猜想二：混合固體是炭粉、Fe3O4

猜想三：混合固體是_____（兩種物質寫不全不給分）

猜想四：混合固體是炭粉、CuO、Fe3O4

III查閱資料：Fe3O4為黑色粉末，能與鹽酸反應，含有Fe3+的鹽溶液遇到KSCN（硫氰化鉀）溶液時變成紅色，Fe（OH）2是一種白色沉淀。

IV實驗探究：取一定量的固體于試管中，加足量的鹽酸，充分反應后有部分固體溶解，過濾，得到濾液A，并對濾液A的成分進行如下探究：

實驗操作	實驗現象	實驗結論
步驟一：取一定量濾液A于試管中，加入足量的鐵粉	無紅色固體析出	該固體物質一定沒有_____
步驟二：又取一定量的濾液A于試管中，加入少量的KSCN（硫氰化鉀）溶液	溶液變成紅色	濾液A中還一定含有的物質是_____
步驟三：再取一定量的濾液A于試管中，加入足量的NaOH溶液	有紅褐色沉淀生成，同時還有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后面變成紅褐色	濾液A中還一定含有的物質是_____

V討論交流：

①通過以上實驗，猜想_____成立。

②寫出Fe3O4與鹽酸反應的化學方程式_____。

③Fe3O4與鹽酸反應時元素的化合價沒有改變，請大家推斷Fe3O4中鐵元素的化合價為_____（寫兩種價態才得分）。

VI拓展：請寫出同種元素顯不同化合價的一種鹽_____（其它合理答案也得分）

Answer 1

【答案】紅色固體變成黑色 除去CO2并收集CO 8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3 Fe、Cu、Ag CuO和Fe3O4 CuO FeCl3 FeCl2 二 Fe3O4+8HCl==2FeCl3+FeCl2+4H2O +2,+3 NH4NO3

【解析】

（1）①一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，所以硬質玻璃管中可觀察到的現象是：紅色固體變黑；

②一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，化學方程式為：；

（2）在高溫下鋁與四氧化三鐵反應是生成鐵和氧化鋁，對應的化學方程式為：8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3；

（3）鐵、銀、銅三者的金屬活動性順序為鋅＞鐵＞銅＞銀，往硝酸銀、硝酸鋅和硝酸銅的混合溶液中加入一定量的鐵粉，先置換最弱的金屬，然后在置換較強的，鐵與硝酸鋅不反應，反應后加稀鹽酸生成氣泡，該氣泡為氫氣，因為銀銅不能與酸反應產生氫氣，所以該金屬一定含有鐵，這種情況是鐵過量，所以濾渣中一定有Ag、Fe、Cu，不可能有Zn；

（4）II、猜想一：混合固體是炭粉、CuO；猜想二：混合固體是炭粉、Fe3O4；猜想三：混合固體是CuO、Fe3O4；猜想四：混合固體是炭粉、CuO、Fe3O4。

IV、步驟一：取一定量濾液A于試管中，加入足量的鐵粉，無紅色固體析出，說明固體中不含有氧化銅；

步驟二：又取一定量的濾液A于試管中，加入少量的KSCN（硫氰化鉀）溶液，溶液變紅色，說明濾液A中含有氯化鐵；

步驟三：再取一定量的濾液A于試管中，加入足量的NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成，同時還有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后面變成紅褐色，說明濾液A中還一定含有的物質是氯化亞鐵；

V、討論交流：

①通過以上實驗，加足量的鹽酸，充分反應后有部分固體溶解，不溶解的固體是炭粉，濾液A中含有氯化鐵和氯化亞鐵，說明固體中含有四氧化三鐵，猜想二成立；

②Fe3O4與鹽酸反應生成氯化亞鐵、氯化鐵和水，反應的化學方程式為：Fe3O4+8HCl═2FeCl3+FeCl2+4H2O；

③Fe3O4與鹽酸反應時元素的化合價沒有改變，因此Fe3O4中鐵元素的化合價為+2、+3；

VI、同種元素顯不同化合價的一種鹽是硝酸銨，硝酸銨中，銨根中氮元素化合價是-3，硝酸根中氮元素化合價是+5。