Question

某活动小组根据如图所示进行模拟炼铁的实验，并对产物的成分进行探究．

（查阅资料）
﹡在高温条件下，一氧化碳和氧化铁可能生成铁、氧化亚铁、四氧化三铁．
﹡铁的氧化物都能与稀盐酸、稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色，只有四氧化三铁能被磁铁吸引．
（提出问题）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．请写出铁粉与CuSO₄溶液反应的化学方程式

Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu

．
（2）根据上述实验流程，小华认为小明的猜想是错误的，理由是

加入足量硫酸铜溶液反应后过滤，还有黑色粉末存在

．
（3）小华提出了他的猜想，请你结合所学知识进行猜想．
小华猜想：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成．
你的猜想：

黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁组成

．
（实验探究）请将你的猜想设计一套完整的实验方案．

猜想	实验操作	可能的现象	结论
小华猜想	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	粉末全部被吸引	猜想正确
你的猜想	取适量黑色粉末B用磁铁吸引	粉末不能被吸引	你的猜想 正确

（实际应用）某钢铁厂每天需消耗2000吨含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含铁96%的生铁多少吨？（写出具体的计算过程）

Answer 1

分析：（进行猜想）（1）铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，可以据此写出该反应的化学方程式；
（2）根据铁与硫酸铜反应后的产物考虑组成；
（3）根据黑色物质的组成可能的情况进行猜测；
（实验探究）根据实验的结论和操作再结合查阅资料中的内容推出实验现象；
（实际应用）根据提供的氧化铁的质量结合化学方程式可以求算出铁的质量，进而计算出生铁的质量．

解答：解：（进行猜想）（1）铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，可以据此写出该反应的化学方程式；
（2）由于加入的硫酸铜是足量的，所以固体中的铁都能被反应掉，通过检测发现加入硫酸铜后，还有黑色固体不溶物，说明不可能全部为铁，小明认为黑色粉末A全部是铁粉，所以该说法错误；
（3）根据题给资料可知黑色粉末有：铁粉、四氧化三铁（Fe₃O₄）、氧化亚铁，所以这三种相互组合情况有：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成、黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成、黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成；
（实验探究）因为铁粉和四氧化三铁能被磁铁吸引，而氧化亚铁不能被磁铁吸引，所以可以用磁铁来吸引后观察现象，若黑色粉末A不能全部被吸引，则说明黑色粉末中含有氧化亚铁；
（实际应用）设理论上可日产含Fe96%的生铁的质量为x．
    Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂
     160          112
2000t×80%       x?96%

160

112

=

2000t×80%

x?96%

x=1166.7t
答：日产含Fe98%的生铁1166.7t
故答案为：（进行猜想）（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）加入足量硫酸铜溶液反应后过滤，还有黑色粉末存在．
（3）黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁组成（或黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成）；
（实验探究）

猜想	实验操作	可能的现象	结论
小华猜想	取适量黑色粉末A用磁铁吸引	粉末全部被吸引	猜想正确
你的猜想	取适量黑色粉末B用磁铁吸引	粉末不能被吸引	你的猜想 正确

（实际应用）1166.7t．

点评：要学会根据实验结论和实验步骤反推实验现象的方法，知道常见的黑色固体，并熟记它们的性质，学会根据查阅资料的信息做题的方法．