题目内容
【题目】杨敏在实验室进行CO还原氧化铁的实验采用酒精灯加热（图A）与书本实验（图B）现象相同，发现在得到的黑色粉末中加稀盐酸，没有气泡产生，杨敏就图A实验中反应后得到的黑色粉末的成分进行了如下探究。
（查阅资料）①铁粉及铁的几种常见氧化物的颜色及部分性质。
物质 | 铁粉 | Fe2O3 | Fe3O4 | FeO |
颜色 | 黑色 | 红棕色 | 黑色 | 黑色 |
能否被磁铁吸引 | 能 | 不能 | 能 | 不能 |
②实验室酒精灯的温度为400﹣500℃，酒精喷灯的加热温度在1000℃左右。
③当温度高于300℃以上，Fe2O3容易被还原成Fe3O4；当温度高于600℃以上，Fe3O4容易被还原FeO；当温度高于700℃以上，FeO容易被还原成Fe；
（提出问题）图A实验得到黑色粉末的成分是什么？
（提出猜想）黑色粉末的成分是：①FeO、Fe3O4②FeO③Fe3O4；④FeO、Fe3O4、Fe2O3。
（分析与评价）猜想_____错误，理由是_____。
（1）装置A有一处明显错误，该错误是_____。
（2）请写出澄清石灰水中发生的反应的化学方程式_____。
（3）由对比实验可知，还原氧化铁的实验产物与_____有关。
（实验设计）将图A实验得到黑色粉末倒在一表面皿中，用磁铁接触黑色粉末，出现_____现象，说明猜想②正确。
（4）实验B最后得到的黑色固体可能是Fe和Fe3O4，中的一种或两种。小海设计如下实验探究其成分，请帮助他完成该探究过程。
（探究过程）①定性研究：取少量的图B实验得到的黑色粉末于一试管中，加入适量的硫酸铜溶液，充分振荡，出现_____现象，证明黑色固体中有铁。
②定量研究：取B实验得到的黑色固体20g，设计如图C实验：试推测黑色固体的成分是_____。
③有同学试图通过反应前后固体质量的变化来确定黑色固体的成分，你认为可行吗？（假设氧化铁在反应中完全反应）_____（填“行”或“不行”）理由是_____。
【答案】④； Fe2O3是红棕色 没有处理尾气 Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O 温度。 黑色固体不能被吸引 析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色 铁、四氧化三铁 可行； 根据氧化铁质量可以计算铁元素质量，如果剩余固体质量和铁元素质量相等，则黑色固体是铁，如果剩余固体质量大于铁元素质量，则黑色固体是铁和四氧化三铁
【解析】
分析与评价：猜想④错误，理由是Fe2O3是红棕色。
（1）装置A的尾气中有有毒的一氧化碳，该装置没有处理尾气，一氧化碳扩散到空气中会污染环境。（2）澄清石灰水是氢氧化钙溶液，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为：Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O。（3）由对比实验可知，还原氧化铁的实验产物与温度有关，即温度不同时生成物不同。
实验设计：
将图A实验得到黑色粉末倒在一表面皿中，用磁铁接触黑色粉末，黑色固体不能被吸引，说明黑色粉末中不含有铁和四氧化三铁，说明猜想②正确。
探究过程：
①金属活动性顺序中，排在前面的金属能将排在后面的金属从其化合物的水溶液中置换出来，硫酸铜溶液是蓝色，硫酸亚铁溶液是浅绿色，所以加入适量的硫酸铜溶液，充分振荡，析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色，证明黑色固体中有铁。
②设黑色固体中铁的质量为x，
=
，解得 x＝5.6g，
所以黑色固体是铁和四氧化三铁的混合物。
③可行，理由是：根据氧化铁质量可以计算出铁元素质量，如果剩余固体质量和铁元素质量相等，则黑色固体是铁，如果剩余固体质量大于铁元素质量，则黑色固体是铁和四氧化三铁。
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