题目内容
【题目】（9分）某研究性小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验。实验前查阅有关资料，获得以下信息：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，其中四氧化三铁、铁粉能被磁铁吸引。
在一定温度下，该小组同学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是 。
（2）实验开始时，右侧试管中发生反应的化学方程式为 。
（3）从环保角度看，该小组设计的实验装置有不足之处，你认为该如何改进？ 。
（4）实验中观察到玻璃管内固体由红棕色全部变为黑色。将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体全部能被吸引，则该黑色固体中不可能含有 （填化学式）。
（5）取上述研磨后的黑色固体20g，设计如下实验：
根据上述实验结果，判断20g黑色固体的成分是 （填化学式）。
（6）若要从以上探究所得FeSO4、CuSO4的混合溶液中回收铜和硫酸亚铁晶体，可设计如下实验方案：
步骤①中，金属X是 ，发生反应的化学方程式为 ；步骤②中，加入过量稀硫酸的目的是 。
【答案】（1）通入CO （2）CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O（3）点燃尾气（4）FeO
（5）Fe;Fe3O4 （6） Fe; Fe + CuSO4=FeSO4 + Cu; 除去过量的铁
【解析】
试题分析：（1）CO与空气混合加热时有可能发生爆炸，所以加热前要先通入CO，将玻璃管中的空气排净。（2）生成的二氧化碳能与石灰水发生反应，化学方程式为：CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O；（3）从环保角度看，一氧化碳有毒，尾气可以将其点燃或收集，防止污染环境。（4）FeO不能被磁铁吸引，故不可能含有FeO ；（5）向黑色固体中加入硫酸铜溶液后，滤液中含硫酸亚铁，说明黑色固体中含有铁；加入足量硫酸铜后过滤，得到黑色固体和红色固体，可知黑色固体中含有四氧化三铁，因此判断20克黑色固体中的成分是铁和四氧化三铁。（6）加入过量的铁，将硫酸铜中的铜全部置换出来，在金属混合物中含有剩余的铁和置换出的铜，再加入稀硫酸，除去过量的铁，得到铜。则X为铁，发生反应为Fe + CuSO4=FeSO4 + Cu。
阅读快车系列答案