Question

【题目】某研究性小组在一定温度下，用下图所示的实验装置进行一氧化碳还原纯净的氧化铁的实验。

(1)在上述实验装置(已检查气密性)中加好药品、连接好仪器后进行的第一步操作是____________。

(2)实验开始后，右侧试管中发生反应的化学方程式为_______________________。

(3)从环保角度看，实验装置该如何改进?________________________________。

(4)实验中观察到玻璃管内固体由红棕色全部变为黑色。现对产物黑色粉末A的成分进行如下探究:

（查阅资料）①一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁粉，三种物质均为黑色;②铁的氧化物均不和硫酸铜发生反应。

（提出向题）黑色粉末A可能是什么呢?

（进行猜想）(1)小明认为黑色粉末A全部是铁粉。但小华认为小明的猜想是错误的，理由是______。

(2)小华提出了猜想①和猜想②，请结合所学知识补充余下的一个猜想。

猜想①:黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁(Fe3O4)组成;

猜想②:黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁(FeO)组成:

猜想③:_______

（查阅资料）①铁的氧化物都能与稀盐酸或稀硫酸反应②四氧化三铁、铁粉能被磁铁吸引;

（实验探究）

方案	实验操作	可能的现象	结论
①	取适量黑色粉末A用磁铁吸引	黑色粉末全部被吸引	猜想①正确
②	取适量黑色粉末A用磁铁吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正确
③	________	______	猜想③正确

（反思评价）(1)小娟认为在方案①②中，方案________的结论正确。(填数字符号)

(2)请你在表格中填写好证明你的猜想③的实验操作和现象。

（得出结论）在高温下，一氧化碳和氧化铁反应可生成铁，氧化亚铁，四氧化三铁。

Answer 1

【答案】通入一会儿一氧化碳 Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O 增加点燃或收集尾气的装置 如果全部是铁粉，则不会出现黑色粉末B 黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁、四氧化三铁组成 取适量黑色粉末，用磁铁充分吸引，把被磁铁吸引的物质放入足量硫酸铜溶液中 黑色粉末部分被吸引；析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色 ①

【解析】

一氧化碳有毒，扩散到空气中污染环境，和空气或氧气混合达到爆炸极限时遇明火或加热时会发生爆炸；高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和水；铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜。

（1）在上述实验装置（已检查气密性）中加好药品、连接好仪器后进行的第一步操作是通入一会儿一氧化碳，排出装置中的空气，防止一氧化碳和空气混合加热时发生爆炸；

（2）实验开始后，氧化铁和一氧化碳反应生成二氧化碳，右侧试管中二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，发生反应的化学方程式为：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；

（3）从环保角度看，如果不对尾气中的一氧化碳进行处理，一氧化碳扩散到空气中会污染环境，因此应该添加处理尾气的装置，改进方法：增加点燃或收集尾气的装置；

[进行猜想]（1）小华认为小明的猜想是错误的，理由是如果全部是铁粉，则不会出现黑色粉末B；

（2）猜想①：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe3O4）组成；

猜想②：黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成：

猜想③：黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁、四氧化三铁组成；

[实验探究]①取适量黑色粉末A用磁铁吸引，黑色粉末全部被吸引，说明黑色固体是铁和四氧化三铁；

②取适量黑色粉末A用磁铁吸引，黑色粉末部分被吸引，说明固体中含有氧化亚铁；

③取适量黑色粉末，用磁铁充分吸引，把被磁铁吸引的物质放入足量硫酸铜溶液中；

实验现象：黑色粉末部分被吸引，说明固体中含有氧化亚铁；析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色，是因为铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，剩余黑色固体，说明固体中含有四氧化三铁；

[反思评价]（1）小在方案①②中，方案①的结论正确，这是因为黑色粉末全部被吸引，说明黑色固体是铁和四氧化三铁，黑色粉末部分被吸引，说明黑色固体可能是铁粉和氧化亚铁，也可能是铁粉、氧化亚铁、四氧化三铁，因此方案②的结论正确。