Question

【题目】【2014江苏模拟】善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要的方法．某同学在学习铁及其化合物知识时提出了下列问题：

问题1：铁为何称为黑色金属？

问题2：经查证，氧化性：Fe2O3＞Fe3O4＞FeO，用CO还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗？有没有生成Fe3O4或FeO的可能？

问题3：Fe3+和SO32﹣之间可能发生的反应有：2Fe3++SO32﹣+H2O═2Fe2++SO42﹣+2H+（氧化还原反应），2Fe3++3SO32﹣+6H2O═2Fe（OH）3（胶体）+3H2SO3（水解反应）．实际反应究竟是哪一个？

（1）对于问题1，同学们上网查寻，有两种解释：

A．因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属．

B．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属．

①你认为正确的说法是 ；

②有一黑色粉末，可能是铁粉、Fe3O4粉末、FeO粉末中的一种，请你设计一种实验方案进行检验 ；

（2）对于问题2，同学们 参观了某钢铁厂，获得了用SDTQ热分析仪对CO与Fe2O3进行热反应的有关数据，绘制成固体质量与反应温度的关系曲线图（见图1）

①根据图象分析，反应温度500℃﹣600℃时残留固体的成分是 ；

②写出固体质量由43.2 g变为33.6 g时的化学方程式 ；

③已知：酒精灯火焰温度为600℃左右，酒精喷灯火焰温度高于800℃．钢铁厂有含铁、Fe2O3、Fe3O4、FeO的混合粉末，某同学为了帮助钢铁厂测定其含铁元素的质量分数，称取m1g样品，设计了如图2所示的实验装置进行实验，当铁的氧化物全部还原为铁时，在CO的保护下冷却，称得残留固体的质量为m2g．实验时应选择 灯加热，判断铁的氧化物全部还原为铁的方法是 ．该装置还有没有缺陷？如果有，请提出改进意见 （如没有，该空不填）；

（3）对于问题3，同学们进行了实验探究：取5 mL FeCl3溶液于试管中，逐滴加入Na2SO3液至过量，观察到溶液颜色由黄色逐渐变为红褐色，无气泡产生，无沉淀生成，但有丁达尔现象．取红褐色液体少许，逐滴加入稀盐酸至过量，加入BaCl2溶液，有少量白色沉淀生成．据此实验现象，你得出的结论是 。

Answer 1

【答案】（1）①A ②取少量样品加入稀盐酸，产生气泡，说明是铁，若没有产生气泡，继续滴加KSCN溶液，若溶液变血红色，说明是Fe3O4，没有变血红色说明是FeO

（2）①Fe3O4、FeO ②FeO+COFe+CO2 ③酒精喷灯；最后两次称量质量差小于0.1g；在排放尾气的导气管口放一盏燃着的酒精灯

（3）两个反应均发生

【解析】（1）①铁是在高温下炼制成，高温下会和空气中的氧气反应生成四氧化三铁或氧化铁，颜色都是黑色氧化物，氧化铁是红色氧化物时常温下缓慢氧化或电话腐蚀生成得到，故答案为A；

②金属铁能与稀盐酸反应放出氢气，铁离子能使KSCN溶液显血红色，故验证方法是：取少量样品加入稀盐酸，产生气泡，说明是铁，若没有产生气泡，继续滴加KSCN溶液，若溶液变血红色，说明是Fe3O4，没有变血红色说明是FeO；

（2）①根据氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，与CO发生反应时，Fe2O3优先反应，然后Fe3O4反应，最后FeO反应，根据图象曲线可知，加热到400﹣500℃Fe2O3逐渐反应，到500℃时Fe2O3反应完全，此时固体混合物为Fe3O4、FeO；

②固体质量由43.2g变为33.6g时，对应温度为700﹣800℃，此时Fe2O3、Fe3O4已经反应完全，FeO开始与CO反应，反应的化学方程式为：FeO+COFe+CO2；

③酒精灯火焰温度为600℃左右，酒精喷灯火焰温度高于800℃，而该反应需要加热到800℃，所以只能选用酒精喷灯加热；当最后两次称量质量差小于0.1g，则氧化物全部还原为铁；由于反应中用到的还原剂CO有毒，不能直接排放，应该在排放尾气的导气管口放一盏燃着的酒精灯，将多余的CO气体通过燃烧除掉；

（3）用稀释的FeCl3和Na2SO3溶液实验，观察到溶液颜色由黄色逐渐变为红褐色，无气泡产生，无沉淀生成，但有丁达尔现象，证明有氢氧化铁胶体生成，取红褐色液体少许，逐滴加入稀盐酸至过量，加入BaCl2溶液，有少量白色沉淀生成，证明了Fe3+与SO32﹣发生氧化还原反应生成SO42﹣，故氧化还原反应和双水解反应是同时进行的。