Question

在学习冶炼生铁原理后，某校化学兴趣小组的同学对铁的氧化物的性质开展了探究活动．
（1）铁的氧化物中除氧化铁为红棕色外，其余都为黑色．
（2）一氧化碳与铁的氧化物在高温条件下，都能发生类似于一氧化碳与氧化铁的反应．
（3）铁的氧化物中只有四氧化三铁能被磁铁吸引．
（4）铁的氧化物都能与盐酸、稀硫酸反应且无气体生成．
[实验探究]
兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置，进行高温条件下（酒精喷灯提供高温）一氧化碳与四氧化三铁反应的实验．

[讨论交流]第一小组有两位同学在连接实验装置、检查装置气密性、装药品、固定实验装置后，就实验操作顺序问题出现了分歧．
（1）小梅同学认为先通一段时间一氧化碳排净空气，然后再点燃酒精灯和酒精喷灯，小成同学觉得这样做不好，他的理由是：

一氧化碳是有毒气体，对空气有污染

．
（2）小成同学主张先点燃酒精灯和酒精喷灯，然后再通一氧化碳，小梅同学又提出反对，她的理由是：

一氧化碳具有可燃性，与容器内的空气混合，点燃后可能会发生爆炸

．
（3）老师认为他们的反对意见都有道理．请你帮助这两位同学解决他们的困难，你的办法是

先通入一段时间氮气或稀有气体，排净玻璃管内的空气，然后再点燃酒精灯

．
[实验发现]
（1）第二小组同学通过实验，观察到

试管B中的石灰水变浑浊

，说明已发生化学反应生成了二氧化碳．
（2）玻璃管A中的粉末始终是黑色的．实验完毕，待玻璃管A冷却后，小斌同学用磁铁在玻璃管A外壁移动，发现黑色粉末能被磁铁吸引，小斌认为有金属铁生成．小明同学认为小斌的实验不能证明有金属铁生成，理由是

四氧化铁也能被磁铁吸引

．
（3）小明同学将冷却后的黑色粉末取出实验，证明有金属铁生成，其实验方法和现象是

取少量黑色粉末于试管中，向其中滴加稀盐酸，产生气泡，说明生成了金属铁

，化学方程式是

Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑

．在高温条件下一氧化碳与四氧化三铁反应的化学方程式是

4CO+Fe₃O₄

高温  .

3Fe+4CO₂

．
第三小组取12g含有杂质的四氧化三铁样品（杂质不参加化学反应），通入足量的一氧化碳在高温下充分反应后剩余8.8g固体，求样品中四氧化三铁的质量分数（写出计算过程）．
[实验反思]
（1）第四小组实验未能正常进行，玻璃管A破裂了，其实验失败的操作是

玻璃管A没有先预热，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等

．
（2）常见的铁矿石有：磁铁矿（主要成分是Fe₃O₄）、赤铁矿（主要成分是Fe₂O₃）、褐铁矿（主要成分是Fe₂O₃?3H₂O）、菱铁矿（主要成分是FeCO₃）、黄铁矿（主要成分是FeS₂）．其中，理论上最适宜炼铁的两种矿石为

磁铁矿和赤铁矿

，理由是

含铁量高，且没有硫污染

．

Answer 1

分析：[实验探究]
（1）一氧化碳有毒，扩散到空气中能够污染环境；
（2）一氧化碳具有可燃性，与空气或与氧气混合达到一定程度时，遇明火会发生爆炸；
（3）可以用氮气、或稀有气体等化学性质不活泼的物质排尽装置中的空气；
[实验发现]
（1）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
（2）磁铁能够吸引铁、四氧化三铁；
（3）根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写化学方程式；
根据化学方程式可以求出杂质的质量，进一步可以求出四氧化三铁的质量，从而可以求出四氧化三铁的质量分数；
[实验反思]
（1）操作不当容易导致实验失败；
（2）选择铁矿石不但要考虑铁的含量高低，也要考虑对环境的影响．

解答：解：【实验探究】
[讨论交流]
（1）向装置中通入一氧化碳时，一氧化碳会扩散到空气中，污染大气．
故填：一氧化碳是有毒气体，对空气有污染．
（2）先点燃酒精灯和酒精喷灯，然后再通一氧化碳，如果一氧化碳和装置中的空气混合达到了一氧化碳的爆炸极限，会发生爆炸．
故填：一氧化碳具有可燃性，与容器内的空气混合，点燃后可能会发生爆炸．
（3）可以先通入一段时间氮气或稀有气体，排净玻璃管内的空气，然后再点燃酒精灯．
故填：先通入一段时间氮气或稀有气体，排净玻璃管内的空气，然后再点燃酒精灯．
[实验发现]
（1）如果试管B中的石灰水变浑浊，说明已发生化学反应生成了二氧化碳．
故填：试管B中的石灰水变浑浊．  
（2）因为铁、四氧化三铁都能够被磁铁吸引，所以黑色粉末能被磁铁吸引，不能证明有铁生成．
故填：四氧化铁也能被磁铁吸引．  
（3）为了证明是否有铁生成，可以取少量黑色粉末于试管中，向其中滴加稀盐酸，产生气泡，说明生成了金属铁．
故填：取少量黑色粉末于试管中，向其中滴加稀盐酸，产生气泡，说明生成了金属铁．
铁和稀盐酸反应能生成氯化亚铁和氢气，一氧化碳和四氧化三铁在高温条件下反应能生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式分别为：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑、4CO+Fe₃O₄

高温  .

3Fe+4CO₂．
故填：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；4CO+Fe₃O₄

高温  .

3Fe+4CO₂．
【计算分析】
解：设样品中杂质的质量为x．
4CO+Fe₃O₄ 

高温  .

3Fe+4CO₂
     232       168
    12g-x     8.8g-x 

232

12g-x

=

168

8.8g-x

，
x=0.4g，
样品中Fe₃O₄的质量分数为：

12g-0.4g

12g

×100%=96.7%；
答：样品中四氧化三铁的质量分数是96.7%．
【实验反思】
（1）玻璃管A没有先预热，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等都可能导致玻璃管破裂．
故填：玻璃管A没有先预热，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等．
（2）磁铁矿、赤铁矿比褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿中的含铁量高，并且没有硫污染，所以适宜炼铁的两种矿石是磁铁矿和赤铁矿．
故填：磁铁矿和赤铁矿；含铁量高，且没有硫污染．

点评：化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，有助于提高观察实验、进行实验的能力．所以，对化学实验不仅要认真观察，还应掌握设计实验、观察实验现象的方法．