题目内容
【题目】早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。从1世纪起，铁成了一种最主要的金属材料，工业上可利用一氧化碳还原赤铁矿制得金属铁。
（1）如下图回答问题：
①加热一段时间后玻璃管内的现象是_____，反应的化学方程式为_____
②你认为B装置的优点是_____
（2）工业上可利用“铝热反应”焊接钢轨、冶炼难熔金属等，其原理是在高温下用铝将某些金属从其氧化物中置换出来，在高温下铝与四氧化三铁反应的化学方程式为_____。
（3）向硝酸银、硝酸铜和硝酸锌的混合溶液中，加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向过滤出的固体中滴加稀硫酸，有气体生成，则过滤出的固体中一定有_____．
（4）现有一包黑色固体粉，可能含有炭粉、CuO、Fe3O4中的两种或者三种，某化学兴趣小组通过实验探究其成分。
I提出问题：该黑色固体粉末成分是什么？
II作出猜想：猜想一：混合固体是炭粉、CuO
猜想二：混合固体是炭粉、Fe3O4
猜想三：混合固体是_____（两种物质写不全不给分）
猜想四：混合固体是炭粉、CuO、Fe3O4
III查阅资料：Fe3O4为黑色粉末，能与盐酸反应，含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN（硫氰化钾）溶液时变成红色，Fe（OH）2是一种白色沉淀。
IV实验探究：取一定量的固体于试管中，加足量的盐酸，充分反应后有部分固体溶解，过滤，得到滤液A，并对滤液A的成分进行如下探究：
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
步骤一：取一定量滤液A于试管中，加入足量的铁粉 | 无红色固体析出 | 该固体物质一定没有_____ |
步骤二：又取一定量的滤液A于试管中，加入少量的KSCN（硫氰化钾）溶液 | 溶液变成红色 | 滤液A中还一定含有的物质是_____ |
步骤三：再取一定量的滤液A于试管中，加入足量的NaOH溶液 | 有红褐色沉淀生成，同时还有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后面变成红褐色 | 滤液A中还一定含有的物质是_____ |
V讨论交流：
①通过以上实验，猜想_____成立。
②写出Fe3O4与盐酸反应的化学方程式_____。
③Fe3O4与盐酸反应时元素的化合价没有改变，请大家推断Fe3O4中铁元素的化合价为_____（写两种价态才得分）。
VI拓展：请写出同种元素显不同化合价的一种盐_____（其它合理答案也得分）
【答案】红色固体变成黑色 
除去CO2并收集CO 8Al+3Fe3O4
9Fe+4Al2O3 Fe、Cu、Ag CuO和Fe3O4 CuO FeCl3 FeCl2 二 Fe3O4+8HCl==2FeCl3+FeCl2+4H2O +2,+3 NH4NO3
【解析】
（1）①一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，所以硬质玻璃管中可观察到的现象是：红色固体变黑；
②一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：
；
（2）在高温下铝与四氧化三铁反应是生成铁和氧化铝，对应的化学方程式为：8Al+3Fe3O4
9Fe+4Al2O3；
（3）铁、银、铜三者的金属活动性顺序为锌＞铁＞铜＞银，往硝酸银、硝酸锌和硝酸铜的混合溶液中加入一定量的铁粉，先置换最弱的金属，然后在置换较强的，铁与硝酸锌不反应，反应后加稀盐酸生成气泡，该气泡为氢气，因为银铜不能与酸反应产生氢气，所以该金属一定含有铁，这种情况是铁过量，所以滤渣中一定有Ag、Fe、Cu，不可能有Zn；
（4）II、猜想一：混合固体是炭粉、CuO；猜想二：混合固体是炭粉、Fe3O4；猜想三：混合固体是CuO、Fe3O4；猜想四：混合固体是炭粉、CuO、Fe3O4。
IV、步骤一：取一定量滤液A于试管中，加入足量的铁粉，无红色固体析出，说明固体中不含有氧化铜；
步骤二：又取一定量的滤液A于试管中，加入少量的KSCN（硫氰化钾）溶液，溶液变红色，说明滤液A中含有氯化铁；
步骤三：再取一定量的滤液A于试管中，加入足量的NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，同时还有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后面变成红褐色，说明滤液A中还一定含有的物质是氯化亚铁；
V、讨论交流：
①通过以上实验，加足量的盐酸，充分反应后有部分固体溶解，不溶解的固体是炭粉，滤液A中含有氯化铁和氯化亚铁，说明固体中含有四氧化三铁，猜想二成立；
②Fe3O4与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，反应的化学方程式为：Fe3O4+8HCl═2FeCl3+FeCl2+4H2O；
③Fe3O4与盐酸反应时元素的化合价没有改变，因此Fe3O4中铁元素的化合价为+2、+3；
VI、同种元素显不同化合价的一种盐是硝酸铵，硝酸铵中，铵根中氮元素化合价是-3，硝酸根中氮元素化合价是+5。
