Question

【題目】楊敏在實驗室進行CO還原氧化鐵的實驗采用酒精燈加熱（圖A）與書本實驗（圖B）現象相同，發現在得到的黑色粉末中加稀鹽酸，沒有氣泡產生，楊敏就圖A實驗中反應后得到的黑色粉末的成分進行了如下探究。

（查閱資料）①鐵粉及鐵的幾種常見氧化物的顏色及部分性質。

物質	鐵粉	Fe2O3	Fe3O4	FeO
顏色	黑色	紅棕色	黑色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	能	不能

②實驗室酒精燈的溫度為400﹣500℃，酒精噴燈的加熱溫度在1000℃左右。

③當溫度高于300℃以上，Fe2O3容易被還原成Fe3O4；當溫度高于600℃以上，Fe3O4容易被還原FeO；當溫度高于700℃以上，FeO容易被還原成Fe；

（提出問題）圖A實驗得到黑色粉末的成分是什么？

（提出猜想）黑色粉末的成分是：①FeO、Fe3O4②FeO③Fe3O4；④FeO、Fe3O4、Fe2O3。

（分析與評價）猜想_____錯誤，理由是_____。

（1）裝置A有一處明顯錯誤，該錯誤是_____。

（2）請寫出澄清石灰水中發生的反應的化學方程式_____。

（3）由對比實驗可知，還原氧化鐵的實驗產物與_____有關。

（實驗設計）將圖A實驗得到黑色粉末倒在一表面皿中，用磁鐵接觸黑色粉末，出現_____現象，說明猜想②正確。

（4）實驗B最后得到的黑色固體可能是Fe和Fe3O4，中的一種或兩種。小海設計如下實驗探究其成分，請幫助他完成該探究過程。

（探究過程）①定性研究：取少量的圖B實驗得到的黑色粉末于一試管中，加入適量的硫酸銅溶液，充分振蕩，出現_____現象，證明黑色固體中有鐵。

②定量研究：取B實驗得到的黑色固體20g，設計如圖C實驗：試推測黑色固體的成分是_____。

③有同學試圖通過反應前后固體質量的變化來確定黑色固體的成分，你認為可行嗎？（假設氧化鐵在反應中完全反應）_____（填“行”或“不行”）理由是_____。

Answer 1

【答案】④； Fe2O3是紅棕色 沒有處理尾氣 Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O 溫度。 黑色固體不能被吸引 析出紅色固體，溶液由藍色變成淺綠色 鐵、四氧化三鐵 可行； 根據氧化鐵質量可以計算鐵元素質量，如果剩余固體質量和鐵元素質量相等，則黑色固體是鐵，如果剩余固體質量大于鐵元素質量，則黑色固體是鐵和四氧化三鐵

【解析】

分析與評價：猜想④錯誤，理由是Fe2O3是紅棕色。

（1）裝置A的尾氣中有有毒的一氧化碳，該裝置沒有處理尾氣，一氧化碳擴散到空氣中會污染環境。（2）澄清石灰水是氫氧化鈣溶液，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，發生反應的化學方程式為：Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O。（3）由對比實驗可知，還原氧化鐵的實驗產物與溫度有關，即溫度不同時生成物不同。

實驗設計：

將圖A實驗得到黑色粉末倒在一表面皿中，用磁鐵接觸黑色粉末，黑色固體不能被吸引，說明黑色粉末中不含有鐵和四氧化三鐵，說明猜想②正確。

探究過程：

①金屬活動性順序中，排在前面的金屬能將排在后面的金屬從其化合物的水溶液中置換出來，硫酸銅溶液是藍色，硫酸亞鐵溶液是淺綠色，所以加入適量的硫酸銅溶液，充分振蕩，析出紅色固體，溶液由藍色變成淺綠色，證明黑色固體中有鐵。

②設黑色固體中鐵的質量為x，

=，解得 x＝5.6g，

所以黑色固體是鐵和四氧化三鐵的混合物。

③可行，理由是：根據氧化鐵質量可以計算出鐵元素質量，如果剩余固體質量和鐵元素質量相等，則黑色固體是鐵，如果剩余固體質量大于鐵元素質量，則黑色固體是鐵和四氧化三鐵。