Question

19．地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，工业上主要是从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属．
（1）磁铁矿的主要成分是Fe₃O₄．在Fe₃O₄中存在两种不同价态的铁离子，其中$\frac{1}{3}$是Fe²⁺，$\frac{2}{3}$是Fe³⁺．请写出Fe₃O₄与盐酸反应的化学方程式Fe₃O₄+8HCl═2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O．．
（2）由于铁的氧化物中Fe₃O₄和FeO均为黑色，实验室用CO还原Fe₃O₄得到的铁中是否会含有Fe₃O₄和FeO，某同学设计了下列探究实验．
资料：FeCl₃溶液与铁发生的反应是2FeCl₃+Fe═3FeCl₂，但FeCl₃溶液不与Fe₃O₄、FeO反应：含有Fe³⁺的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，利用该反应可检验Fe³⁺的存在．
【提出问题】CO还原Fe₃O₄得到黑色产物的成分是什么？
【猜想】
猜想1：Fe；猜想2：Fe和Fe₃O₄；猜想3：Fe和FeO；猜想4：Fe、Fe₃O₄、FeO．
【实验探究】限选试剂：CO、盐酸、澄清石灰水、KSCN溶液、FeCl₃溶液．

实验操作	实验现象	实验结论
Ⅰ．取少量黑色产物加入到装有足量FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后过滤，对过滤所得固体用蒸馏水洗涤．	黑色固体部分溶解	猜想2和4都不成立
Ⅱ．取少量黑色产物加入到装有足量稀盐酸的烧杯中，充分反应后，向溶液中滴加KSCN溶液	黑色固体全部溶解，溶液不变红色
Ⅲ．另取少量黑色产物装入玻璃管中，通入CO，一段时间后加热，并将反应后的气体通入装有一定量的澄清石灰水的烧杯中．	澄清石灰水变浑浊	猜想1不成立 猜想3成立

Answer 1

分析 （1）四氧化三铁和稀盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水；
（2）猜想1：Fe；猜想2：Fe和Fe₃O₄；猜想3：Fe和FeO；猜想4：Fe、Fe₃O₄、FeO；
铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氧化亚铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和水；
加热条件下，铁和一氧化碳不能反应，氧化亚铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊．

解答 解：（1）Fe₃O₄与盐酸反应的化学方程式为：Fe₃O₄+8HCl═2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O．
故填：Fe₃O₄+8HCl═2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O．
（2）猜想1：Fe；猜想2：Fe和Fe₃O₄；猜想3：Fe和FeO；猜想4：Fe、Fe₃O₄、FeO；
【实验探究】如下表所示：

实验操作	实验现象	实验结论
Ⅰ．取少量黑色产物加入到装有足量FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后过滤，对过滤所得固体用蒸馏水洗涤．	黑色固体部分溶解	猜想2和4都不成立
Ⅱ．取少量黑色产物加入到装有足量稀盐酸的烧杯中，充分反应后，向溶液中滴加KSCN溶液	黑色固体全部溶解，溶液不变红色
Ⅲ．另取少量黑色产物装入玻璃管中，通入CO，一段时间后加热，并将反应后的气体通入装有一定量的澄清石灰水的烧杯中．	澄清石灰水变浑浊	猜想1不成立 猜想3成立

故填：Fe、Fe₃O₄、FeO；取少量黑色产物加入到装有足量稀盐酸的烧杯中，充分反应后，向溶液中滴加KSCN溶液；澄清石灰水；澄清石灰水变浑浊．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．