Question

铁和四氧化三铁及其他含铁物质的性质、转换、用途是初中化学常见的知识内容。某兴趣小组同学在《培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究》课题组老师的带领下开展了系列研究。

I：铁和四氧化三铁的转换：

i．铁在氧气里燃烧

【探究一】探究铁丝燃烧是否需要纯氧

【实验内容】取0.33mm的铁丝，分别在体积分数为90%、70%、65%、60%、55%的氧气中进行实验，实验现象：

O2%	90%	70%	65%	60%	55%
实验现象	燃烧剧烈，燃烧时间长，效果好	燃烧比90%弱，燃烧时间短，实验成功	燃烧比70%弱，燃烧时间比70%短，实验成功	燃烧比65%弱，燃烧时间更短，实验成功	难以燃烧，只是发红

【结论】就0.33mm铁丝而言，依据上表燃烧所需氧气的最低体积分数为       ，且氧气浓度越大，燃烧越剧烈。

【反思】所有铁丝的燃烧所需氧气最低浓度为上述结论     （填“是”或“不”）合理，理由是                                      。

ii：铁和四氧化三铁在转换时的应用：

在焊接两根铁轨时，为确保施工质量，工程技术人员常用到一种叫做“引火铁”的反应活性材料，“引火铁”（极细的铁粉）是一种准纳米材料，它在空气中可以自燃。某化学兴趣小组根据上述原理设计在实验室制备其过程如下：

⑴ 在高温条件下用普通铁粉和水蒸气反应，得到粉末状的四氧化三铁和氢气。

⑵ 将四氧化三铁粉末再在高温条件下经过与上述过程相反的反应生成“引火

铁”粉末。请分别用以下两套装置，制取四氧化三铁和“引火铁”。

（注：装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去）

填写下列空白：

（1）写出实验过程中第⑴、⑵两个步骤中的任一反应方程式：            ；

（2）在实验装置中，烧瓶B的作用是                                  ；

（3）实验时试管A中加入的固体是          ；

（4）在试管H中反应进行H₂还原Fe₃O₄前，在I出口处必须先                。

II：在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究

【设计实验】用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，

实验装置如右图。

【进行实验】该小组按上述实验设计，在一定

温度下进行了实验，测得下列数据：

①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的

总质量66g(玻璃管的质量为60g)

          ②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g(冷却到室温称量)

【得出结论】通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为           。

【反思与评价】 一氧化碳还原氧化铁的实验中，可能会生成四氧化三铁、氧化亚铁等，那么要提高含铁量可采用的方法是                       。

Answer 1

I：铁和四氧化三铁的转换：

   i．铁在氧气里燃烧

                60%        不合理，没有考虑铁丝的粗细

ii：铁和四氧化三铁在转换时的应用：

 

(1)

(2) 产生水蒸气

(3) 普通铁粉

(4)检验氢气的纯度。

  II：在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究

            黑色固体粉末为   Fe₃O₄        （计算过程略）

            方法是：延长通入CO的时间、提高反应温度、延长反应时间（答出一个即可）