题目内容
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，该小组同学用图1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，设计如图2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，可设计如图3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 ．
（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
（5）取上述研磨后的黑色固体20g，设计如图2实验：
根据上述实验结果，判断20g黑色固体的成分是
（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，可设计如图3实验方案：
步骤①中，金属X是
考点：一氧化碳还原氧化铁,金属的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式
专题：金属与金属材料
分析：（1）根据炼铁的实验步骤来分析；
（2）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水；
（3）尾气中含有一氧化碳，有毒；
（4）根据题意黑色固体粉末全部能被吸引分析不可能含有的物质；
（5）根据该黑色粉末与足量的硫酸铜溶液反应后的现象来分析解答；
（6）可以用过量的铁粉与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，因此X是铁，过滤后得到铜和铁的混合物；然后再加入过量的稀硫酸把铁粉除去．
（2）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水；
（3）尾气中含有一氧化碳，有毒；
（4）根据题意黑色固体粉末全部能被吸引分析不可能含有的物质；
（5）根据该黑色粉末与足量的硫酸铜溶液反应后的现象来分析解答；
（6）可以用过量的铁粉与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，因此X是铁，过滤后得到铜和铁的混合物；然后再加入过量的稀硫酸把铁粉除去．
解答：解：（1）该实验应该先通入一氧化碳，以排净装置内的空气，以防加热时发生爆炸；故填：通入一氧化碳；
（2）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；故填：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；
（3）尾气中的一氧化碳有毒会污染空气，应该将尾气点燃处理；故填：点燃尾气；
（4）由题意可知，黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化亚铁；故填：FeO；
（5）20g黑色固体粉末与足量的硫酸铜溶液充分反应后，得到硫酸亚铁溶液和铜，说明黑色粉末中含有铁，过滤得到的黑色固体是四氧化三铁，则金属混合物是铁和四氧化三铁的混合物；故填：Fe、Fe3O4；
（6）可以用过量的铁粉与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，因此X是铁；铁粉与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁；然后再加入过量的稀硫酸把铜粉和铁粉混合物中的铁粉除去，为了将混合物中的铁粉除尽，所以加入的稀硫酸必须是过量的．故答案为：Fe；Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；除去过量的铁．
（2）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；故填：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；
（3）尾气中的一氧化碳有毒会污染空气，应该将尾气点燃处理；故填：点燃尾气；
（4）由题意可知，黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化亚铁；故填：FeO；
（5）20g黑色固体粉末与足量的硫酸铜溶液充分反应后，得到硫酸亚铁溶液和铜，说明黑色粉末中含有铁，过滤得到的黑色固体是四氧化三铁，则金属混合物是铁和四氧化三铁的混合物；故填：Fe、Fe3O4；
（6）可以用过量的铁粉与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，因此X是铁；铁粉与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁；然后再加入过量的稀硫酸把铜粉和铁粉混合物中的铁粉除去，为了将混合物中的铁粉除尽，所以加入的稀硫酸必须是过量的．故答案为：Fe；Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；除去过量的铁．
点评：本题综合性较强，较全面的考查了一氧化碳还原氧化铁，尤其是利用数据对混合物的判断增加了试题难度，掌握反应前后元素的质量不变，并会结合方程式分析即可顺利解答．关于金属的活动性顺序及其应用的探究，通过实验现象、对实验方法和过程的探究，在比较鉴别的基础上，得出了正确的实验结论．
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