Question

【題目】材料是人類賴以生存和發展的重要物質，目前使用量最多的金屬材料仍然是鋼鐵。

（一）實驗室用赤鐵礦模擬工業煉鐵的化學方程式為_____，煉得的鐵是_____（填“單質鐵”或“合金”），該反應_____（填“是”或“不是”）置換反應。

（二）FeCO3是菱鐵礦的主要成分，具有還原性，在空氣中灼燒生成鐵的氧化物和CO2氣體。要探究碳酸亞鐵和氧氣充分反應后的固體成分，請你參與小華同學的探究：

（查閱資料）

① FeO是一種黑色粉末，它不穩定，在空氣中加熱，就迅速被氧化成四氧化三鐵，四氧化三鐵能與鹽酸反應生成氯化亞鐵、氯化鐵和水。

②FeCl2能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl3不能；FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現紅色。

（猜想與假設）

猜想1：固體成分是氧化鐵；

猜想2：固體成分是四氧化三鐵；

猜想3：_____。

（活動與探究）連接儀器、裝好藥品如圖所示（加熱和固定裝置已省略），打開止水夾K，通入氧氣，加熱玻璃管X。當Y瓶中產生的沉淀不再增加時，停止加熱，繼續通入氧氣至玻璃管冷卻。取玻璃管里的少量固體于試管中，滴加鹽酸，微熱，固體完全溶解。將所得溶液分成甲、乙兩份進行實驗。

實驗編號	實驗步驟	實驗現象
a	向甲溶液中滴加KSCN溶液	溶液變紅色
b	向乙溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液	高錳酸鉀溶液的紫紅色不消失

（結論與反思）

（1）由上述實驗現象可知，FeCO3在氧氣中高溫灼燒得到的固體產物是_____，因此，猜想_____（填“1”“2”或“3”）是正確的。

（2）FeCO3在氧氣中高溫灼燒的化學方程式為_____。

（3）上述實驗_____（填“a”或“b”）是多余的，因為_____。

（總結與提升）

（1）若實驗結束時觀察到Y瓶中仍然是澄清的，可能的原因是澄清石灰水的量不足，導致生成的碳酸鈣轉變成了可溶于水的碳酸氫鈣。碳酸氫鈣的化學式為_____。

（2）CO2使澄清石灰水變渾濁的化學方程式為_____。

（3）華雪同學經過反思，覺得該實驗設計還存在問題，因為如果在實驗b中觀察到_____，就不能確定哪個猜想是正確的。所以小華同學又對該實驗進行了定量探究：取11.6 g純凈的碳酸亞鐵固體，在空氣中高溫灼燒至恒重，稱得固體質量凈減3.6 g。通過計算即可確定：FeCO3和氧氣充分反應后的固體成分是_____。

Answer 1

【答案】3CO+Fe2O32Fe+3CO2 合金 不是 固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵 氧化鐵 1 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 a 無論是哪種猜想中的固體，溶于鹽酸后溶液中都存在Fe3+，加入KSCN溶液后都會變紅色，因此實驗a不能判斷固體的成分 Ca（HCO3）2 CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O 高錳酸鉀溶液褪色 氧化鐵

【解析】

解：（一）氧化鐵和一氧化碳在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，化學方程式為：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；煉得的鐵是合金，置換反應是單質與化合物反應生成單質與化合物的反應，所以該反應不是置換反應；

（二）[猜想與假設]由假設①②，也可能是兩者的混合物，則猜想3是固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵；

[結論與反思]（1）由FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現紅色，則向甲溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，說明溶液中含有FeCl3；FeCl2能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl3不能，向乙溶液中滴加高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液的紫紅色不消失，說明溶液中不含FeCl2；

氯化鐵是氧化鐵與稀鹽酸反應生成的，所以FeCO3在氧氣中高溫灼燒得到的固體產物是氧化鐵，因此猜想1是正確的；

（2）FeCO3在氧氣中高溫灼燒生成氧化鐵和二氧化碳氣體，化學方程式為：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；

（3）上述實驗中a是多余的，無論是哪種猜想中的固體，溶于鹽酸后溶液中都存在Fe3+，加入KSCN溶液后都會變紅色，因此實驗a不能判斷固體的成分；

[總結與提升]（1）碳酸氫鈣中鈣元素顯+2價，碳酸氫根顯-1價，其化學式為：Ca（HCO3）2；

（2）CO2使澄清石灰水變渾濁，是因為與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，化學方程式為：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；

（3）FeCl2能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl3不能，如果在實驗b中觀察到高錳酸鉀溶液褪色，說明含有氯化亞鐵溶液，不能確定是否含有氯化鐵，就不能確定哪個猜想是正確的；華雪同學又對該實驗進行了定量探究：取11.6g純凈的碳酸亞鐵固體，在空氣中高溫灼燒至恒重，稱得固體質量凈減3.6g；假設生成的固體為氧化鐵，設固體質量凈減質量為x，

x=3.6g；假設成立，FeCO3和氧氣充分反應后的固體成分是氧化鐵。