题目内容
某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验，并对产物的成分进行探究．
Ⅰ．定性探究
【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 ．实验过程中采取了过滤，该操作中用到的玻璃仪器有 、 和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是 ．
（2）小华认为小明的猜想是错误的，理由是 ．
（3）小华提出了猜想①和猜想②，请结合所学知识补充余下的一个猜想．
猜想①：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe3O4）组成；猜想②：黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成；猜想③： ．
【查阅资料】
【实验探究】
【反思评价】小娟认为方案②中得出的结论不正确，其理由是 ．
【得出结论】在高温下，一氧化碳和氧化铁反应可生成铁、氧化亚铁、四氧化三铁．请写出只生成氧化亚铁的方程式 ．
Ⅱ．定量探究
为了分析黑色粉末A中铁的质量分数，设计了如下实验方案：一定量的A与足量的稀硫酸反应并测产生H2的体积．
为了达到实验目的且不让产生H2的速率过快，发生装置和收集装置应选下图中的 组合（填序号）．
测得数据如：[该条件下氢气的密度为0.09g/L]
称量4g A
收到气体体积800mL
请计算黑色粉末A中铁的质量分数．（请写出计算过程）
Ⅰ．定性探究
【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
（2）小华认为小明的猜想是错误的，理由是
（3）小华提出了猜想①和猜想②，请结合所学知识补充余下的一个猜想．
猜想①：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe3O4）组成；猜想②：黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成；猜想③：
【查阅资料】
| 铁的氧化物 | Fe2O3 | Fe3O4 | FeO |
| 颜色 | 红棕 | 黑 | 黑 |
| 物理性质 | 不能被磁铁吸引 | 能被磁铁吸引 | 不能被磁铁吸引 |
| 化学性质 | 可溶于稀硫酸，但不生成气体 | 常温下不溶于稀硫酸 | 可溶于稀硫酸，但不生成气体 |
| 方案 | 实验操作 | 可能的现象 | 结论 |
| ① | 取适量黑色粉末A用磁铁吸引 | 黑色粉末全部被吸引 | 猜想①正确 |
| ② | 取适量黑色粉末A用磁铁吸引 | 黑色粉末部分被吸引 | 猜想②正确 |
| ③ | 猜想③正确 |
【得出结论】在高温下，一氧化碳和氧化铁反应可生成铁、氧化亚铁、四氧化三铁．请写出只生成氧化亚铁的方程式
Ⅱ．定量探究
为了分析黑色粉末A中铁的质量分数，设计了如下实验方案：一定量的A与足量的稀硫酸反应并测产生H2的体积．
为了达到实验目的且不让产生H2的速率过快，发生装置和收集装置应选下图中的
测得数据如：[该条件下氢气的密度为0.09g/L]
称量4g A
| 加入足量的稀H2SO4 |
| 充分反应后 |
请计算黑色粉末A中铁的质量分数．（请写出计算过程）
考点：铁的冶炼,过滤的原理、方法及其应用,金属的化学性质
专题：金属与金属材料
分析：Ⅰ定性探究
【进行猜想】（1）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒等；
（2）铁能和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；
（3）黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁组成，或黑色粉末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】根据实验现象或实验结论可以进行相关方面的判断；
根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写化学方程式．
Ⅱ、根据铁和稀硫酸反应常温下进行，反应物是固液混合状态选择气体的发生装置；根据氢气的质量算出铁的质量，再用铁的质量除以铁样品的质量．
【进行猜想】（1）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒等；
（2）铁能和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；
（3）黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁组成，或黑色粉末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】根据实验现象或实验结论可以进行相关方面的判断；
根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写化学方程式．
Ⅱ、根据铁和稀硫酸反应常温下进行，反应物是固液混合状态选择气体的发生装置；根据氢气的质量算出铁的质量，再用铁的质量除以铁样品的质量．
解答：解：Ⅰ【进行猜想】
（1）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒等；玻璃棒的作用是引流液体；故填：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；烧杯、漏斗；引流．
（2）因为加入足量的硫酸铜溶液后过滤，还有黑色粉末存在，所以黑色粉末A不可能全部是铁粉．
故填：加入足量的硫酸铜溶液后过滤，还有黑色粉末存在．
（3）黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁组成，或黑色粉末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．
故填：黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成．
【实验探究】
取适量黑色粉末B，用磁铁吸引，黑色粉末部分被吸引，说明黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成，猜想③正确．
故填：取适量黑色粉末B，用磁铁吸引；黑色粉末部分被吸引．
【反思评价】小娟认为方案②中得出的结论不正确她认为含有四氧化三铁时，也发生同样的现象；
【得出结论】一氧化碳和氧化铁在一定条件下反应生成氧化亚铁和二氧化碳的反应方程式为：Fe2O3+CO
2FeO+CO2．
Ⅱ、铁和稀硫酸反应常温下进行，反应物是固液混合状态，分液漏斗能控制酸的滴加速度，测产生H2的体积选⑧，选择②④⑧；
生成氢气的质量为0.09g/L×0.8L=0.072g：，设要生成0.072g氢气，需要铁质量为X则：
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56 2
X 0.072g
根据：
=
解得X=2.056g，则该黑色粉末A中铁的质量分数是
×100%=50.14%．
故答案：Ⅰ、【进行猜想】
（1）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；烧杯，漏斗；引流；
（2）与足量硫酸铜溶液反应后有黑色粉末B；
（3）猜想③；黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁（FeO）和四氧化三铁（Fe3O4）组成；
【实验探究】③用磁铁吸引；黑色粉末B部分被吸引；
【反思评价】黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁（FeO）和四氧化三铁（Fe3O4）组成也会出现黑色粉末A部分被吸引
【得出结论】Fe2O3+CO
2FeO+CO2；
Ⅱ、②④⑧；50.14%．
（1）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒等；玻璃棒的作用是引流液体；故填：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；烧杯、漏斗；引流．
（2）因为加入足量的硫酸铜溶液后过滤，还有黑色粉末存在，所以黑色粉末A不可能全部是铁粉．
故填：加入足量的硫酸铜溶液后过滤，还有黑色粉末存在．
（3）黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁组成，或黑色粉末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．
故填：黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成．
【实验探究】
取适量黑色粉末B，用磁铁吸引，黑色粉末部分被吸引，说明黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成，猜想③正确．
故填：取适量黑色粉末B，用磁铁吸引；黑色粉末部分被吸引．
【反思评价】小娟认为方案②中得出的结论不正确她认为含有四氧化三铁时，也发生同样的现象；
【得出结论】一氧化碳和氧化铁在一定条件下反应生成氧化亚铁和二氧化碳的反应方程式为：Fe2O3+CO
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Ⅱ、铁和稀硫酸反应常温下进行，反应物是固液混合状态，分液漏斗能控制酸的滴加速度，测产生H2的体积选⑧，选择②④⑧；
生成氢气的质量为0.09g/L×0.8L=0.072g：，设要生成0.072g氢气，需要铁质量为X则：
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56 2
X 0.072g
根据：
| 56 |
| X |
| 2 |
| 0.072g |
解得X=2.056g，则该黑色粉末A中铁的质量分数是
| 2.056g |
| 4g |
故答案：Ⅰ、【进行猜想】
（1）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；烧杯，漏斗；引流；
（2）与足量硫酸铜溶液反应后有黑色粉末B；
（3）猜想③；黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁（FeO）和四氧化三铁（Fe3O4）组成；
【实验探究】③用磁铁吸引；黑色粉末B部分被吸引；
【反思评价】黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁（FeO）和四氧化三铁（Fe3O4）组成也会出现黑色粉末A部分被吸引
【得出结论】Fe2O3+CO
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Ⅱ、②④⑧；50.14%．
点评：化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，有助于提高观察实验、进行实验的能力．所以，对化学实验不仅要认真观察，还应掌握设计实验、观察实验现象的方法．
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