Question

從分類角度看，金屬可分為黑色金屬和有色金屬．鐵是日常生活中最常見的黑色金屬，請回答下列問題：
問題1：鐵為何稱為黑色金屬？
（1）同學們經百度查詢，得到以下兩種解釋，你認為下列解釋正確的是

A

．（填字母）
A．因為鐵表面上有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬．
B．因為鐵的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以叫黑色金屬．
（2）已知某黑色粉末為鐵和四氧化三鐵的混合物．請定性證明其中含有Fe₃O₄（只要求簡述實驗方法）？

用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應，用無水硫酸銅檢測顯藍色或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應，用澄清石灰水檢驗有白色沉淀生成，說明其中含有Fe₃O₄

．
（3）將適量FeO粉末溶于過量稀硫酸中，并將所得溶液分為兩份．一份溶液加入少量硝酸鉀晶體，發現溶液顏色發生改變，此反應的離子方程式為

3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O

，另一份溶液加入一定量氫氧化鈉溶液，所見主要實驗現象為

產生白色絮狀沉淀，并迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色

．
問題2：已知CuO在高溫時可分解為Cu₂O和O₂，為探究Fe₂O₃高溫灼燒時是否分解為FeO和O₂，同學們設想了兩種探究方法：
C．看灼燒前后固體顏色是否變化．    D．看灼燒前后固體質量改變情況．
（4）實驗時應將Fe₂O₃放在

坩堝

中灼燒．（填儀器名稱）
（5）方法C中，如果高溫灼燒后固體顏色發生明顯改變，說明Fe₂O₃發生了變化．能否說明產物一定為FeO？

不能

，（填“能”或“不能”）理由是

Fe₃O₄也是黑色的

．
（6）方法D中，測得實驗結果是固體灼燒前后的質量比為30：29，則高溫灼燒后固體生成物是

Fe₃O₄

．

Answer 1

分析：（1）鐵是在高溫下煉制成，高溫下會和空氣中的氧氣反應生成四氧化三鐵或氧化鐵，顏色都是黑色氧化物，氧化鐵是紅色氧化物時常溫下緩慢氧化或電話腐蝕生成得到；
（2）黑色粉末為鐵和四氧化三鐵的混合物．定性證明其中含有Fe₃O₄的方法是利用證明含有氧化物設計分析，方法為：用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應，用無水硫酸銅檢測顯藍色或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應，用澄清石灰水檢驗有白色沉淀生成，說明其中含有Fe₃O₄；
（3）FeO粉末溶于過量稀硫酸中生成硫酸亞鐵和水，一份溶液加入少量硝酸鉀晶體溶解后和溶液中的硫酸形成硝酸具有氧化性能氧化亞鐵離子為三價鐵離子溶液由淺綠色變化為棕黃色，反應的離子方程式為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；另一份溶液加入一定量氫氧化鈉溶液，所見主要實驗現象為是白色沉淀氫氧化亞鐵杯氧化為灰綠色最后變為紅褐色沉淀．故（4）固體灼燒需要高溫應放在坩堝中進行；
（5）方法C中，如果高溫灼燒后固體顏色發生明顯改變，說明Fe₂O₃發生了變化，但不能說明產物一定為FeO，因為顏色變化只能是紅色變化為黑色，而黑色鐵的氧化物還有Fe₃O₄；（6）方法D中，測得實驗結果是固體灼燒前后的質量比為30：29，依據Fe₂O₃的摩爾質量為160g/mol，依據2Fe₂O₃=4FeO+O₂，2×160：4M=30：29 M=77.33，不符合；6Fe₂O₃=4Fe₃O₄+O₂，6×160：4M=30：29，=232g/mol，符合；得到灼燒后摩爾質量為232g/mol，得到高溫灼燒后固體生成物是Fe₃O₄；

解答：解：（1）鐵是在高溫下煉制成，高溫下會和空氣中的氧氣反應生成四氧化三鐵或氧化鐵，顏色都是黑色氧化物，氧化鐵是紅色氧化物時常溫下緩慢氧化或電話腐蝕生成得到；
故答案為：A；
（2）黑色粉末為鐵和四氧化三鐵的混合物．定性證明其中含有Fe₃O₄的方法是利用證明含有氧化物設計分析，方法為：用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應，用無水硫酸銅檢測顯藍色或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應，用澄清石灰水檢驗有白色沉淀生成，說明其中含有Fe₃O₄；
故答案為：用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應，用無水硫酸銅檢測顯藍色或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應，用澄清石灰水檢驗有白色沉淀生成，說明其中含有Fe₃O₄；
（3）FeO粉末溶于過量稀硫酸中生成硫酸亞鐵和水，一份溶液加入少量硝酸鉀晶體溶解后和溶液中的硫酸形成硝酸具有氧化性能氧化亞鐵離子為三價鐵離子溶液由淺綠色變化為棕黃色，反應的離子方程式為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；另一份溶液加入一定量氫氧化鈉溶液，所見主要實驗現象為是白色沉淀氫氧化亞鐵杯氧化為灰綠色最后變為紅褐色沉淀；故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；產生白色絮狀沉淀，并迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色；
（4）固體灼燒需要高溫應放在坩堝中進行；
故答案為：坩堝；
（5）方法C中，如果高溫灼燒后固體顏色發生明顯改變，說明Fe₂O₃發生了變化，但不能說明產物一定為FeO，因為顏色變化只能是紅色變化為黑色，而黑色鐵的氧化物還有Fe₃O₄；
故答案為：不能；Fe₃O₄也是黑色的；
（6）方法D中，測得實驗結果是固體灼燒前后的質量比為30：29，依據Fe₂O₃的摩爾質量為160g/mol，所以灼燒后摩爾質量為232g/mol，得到高溫灼燒后固體生成物是Fe₃O₄；
故答案為：Fe₃O₄；

點評：本題考查了鐵及其化合物性質的應用，物質檢驗方法和反應現象分析，題目知識面較多，難度中等．