Question

【題目】某研究性小組在一定溫度下，用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行一氧化碳還原純凈的氧化鐵的實(shí)驗(yàn)。

(1)在上述實(shí)驗(yàn)裝置(已檢查氣密性)中加好藥品、連接好儀器后進(jìn)行的第一步操作是____________。

(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，右側(cè)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。

(3)從環(huán)保角度看，實(shí)驗(yàn)裝置該如何改進(jìn)?________________________________。

(4)實(shí)驗(yàn)中觀察到玻璃管內(nèi)固體由紅棕色全部變?yōu)楹谏��，F(xiàn)對(duì)產(chǎn)物黑色粉末A的成分進(jìn)行如下探究:

（查閱資料）①一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中固體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵粉，三種物質(zhì)均為黑色;②鐵的氧化物均不和硫酸銅發(fā)生反應(yīng)。

（提出向題）黑色粉末A可能是什么呢?

（進(jìn)行猜想）(1)小明認(rèn)為黑色粉末A全部是鐵粉。但小華認(rèn)為小明的猜想是錯(cuò)誤的，理由是______。

(2)小華提出了猜想①和猜想②，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)補(bǔ)充余下的一個(gè)猜想。

猜想①:黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵(Fe3O4)組成;

猜想②:黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵(FeO)組成:

猜想③:_______

（查閱資料）①鐵的氧化物都能與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)②四氧化三鐵、鐵粉能被磁鐵吸引;

（實(shí)驗(yàn)探究）

方案	實(shí)驗(yàn)操作	可能的現(xiàn)象	結(jié)論
①	取適量黑色粉末A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A用磁鐵吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正確
③	________	______	猜想③正確

（反思評(píng)價(jià)）(1)小娟認(rèn)為在方案①②中，方案________的結(jié)論正確。(填數(shù)字符號(hào))

(2)請(qǐng)你在表格中填寫好證明你的猜想③的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象。

（得出結(jié)論）在高溫下，一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)可生成鐵，氧化亞鐵，四氧化三鐵。

Answer 1

【答案】通入一會(huì)兒一氧化碳 Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O 增加點(diǎn)燃或收集尾氣的裝置 如果全部是鐵粉，則不會(huì)出現(xiàn)黑色粉末B 黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵、四氧化三鐵組成 取適量黑色粉末，用磁鐵充分吸引，把被磁鐵吸引的物質(zhì)放入足量硫酸銅溶液中 黑色粉末部分被吸引；析出紅色固體，溶液由藍(lán)色變成淺綠色 ①

【解析】

一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中污染環(huán)境，和空氣或氧氣混合達(dá)到爆炸極限時(shí)遇明火或加熱時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸；高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和水；鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅。

（1）在上述實(shí)驗(yàn)裝置（已檢查氣密性）中加好藥品、連接好儀器后進(jìn)行的第一步操作是通入一會(huì)兒一氧化碳，排出裝置中的空氣，防止一氧化碳和空氣混合加熱時(shí)發(fā)生爆炸；

（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成二氧化碳，右側(cè)試管中二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；

（3）從環(huán)保角度看，如果不對(duì)尾氣中的一氧化碳進(jìn)行處理，一氧化碳擴(kuò)散到空氣中會(huì)污染環(huán)境，因此應(yīng)該添加處理尾氣的裝置，改進(jìn)方法：增加點(diǎn)燃或收集尾氣的裝置；

[進(jìn)行猜想]（1）小華認(rèn)為小明的猜想是錯(cuò)誤的，理由是如果全部是鐵粉，則不會(huì)出現(xiàn)黑色粉末B；

（2）猜想①：黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe3O4）組成；

猜想②：黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成：

猜想③：黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵、四氧化三鐵組成；

[實(shí)驗(yàn)探究]①取適量黑色粉末A用磁鐵吸引，黑色粉末全部被吸引，說(shuō)明黑色固體是鐵和四氧化三鐵；

②取適量黑色粉末A用磁鐵吸引，黑色粉末部分被吸引，說(shuō)明固體中含有氧化亞鐵；

③取適量黑色粉末，用磁鐵充分吸引，把被磁鐵吸引的物質(zhì)放入足量硫酸銅溶液中；

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：黑色粉末部分被吸引，說(shuō)明固體中含有氧化亞鐵；析出紅色固體，溶液由藍(lán)色變成淺綠色，是因?yàn)殍F和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，剩余黑色固體，說(shuō)明固體中含有四氧化三鐵；

[反思評(píng)價(jià)]（1）小在方案①②中，方案①的結(jié)論正確，這是因?yàn)楹谏�粉末全部被吸引，說(shuō)明黑色固體是鐵和四氧化三鐵，黑色粉末部分被吸引，說(shuō)明黑色固體可能是鐵粉和氧化亞鐵，也可能是鐵粉、氧化亞鐵、四氧化三鐵，因此方案②的結(jié)論正確。