Question

18．某化学兴趣小组对铁的冶炼实验进行探究．

（1）该小组设计如图1研究铁的冶炼．
①实验时，应先注水片刻后再加热的目的是用一氧化碳排净装置内的空气，以防加热时发生爆炸；
②硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
③装置的不足之处是缺少尾气处理装置．
（2）该小组同学对实验后玻璃管中得到的黑色固体A成分展开探究．
【提出问题】黑色粉末A可能是什么呢？
【查阅资料】小华查阅资料，得到关于铁的氧化物如下信息：

铁的氧化物	Fe2O3	Fe3O4	FeO
颜色	红	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	可溶于酸	常温下不溶于稀酸	可溶于酸，但不生成气体

【展开实验】小明进行了以下实验（如图2）．
【提出猜想】
Ⅰ．小明认为黑色粉末A全部是铁粉．小华根据图2实验认定小明的结论是错误的，理由是加入足量的硫酸铜溶液后，仍然有黑色粉末存在．
Ⅱ．小华根据资料提出了自己的两个猜想，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：黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成．
Ⅲ．小华在小明图2实验的基础上，继续实验，操作步骤和现象为取适量黑色粉末B，用磁铁吸引，黑色粉末全部被吸引，得出猜想①成立．

Answer 1

分析 （1）①根据一氧化碳还原氧化铁的实验注意事项以及步骤来分析；
②根据化学反应的原理以及化学方程式的写法来分析；
③根据尾气中含有一氧化碳来分析；
（2）Ⅰ、铁能够和硫酸铜反应，氧化亚铁和四氧化三铁不能和硫酸铜反应；
Ⅱ、黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成；或黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成；或黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成；
Ⅲ、运用题中信息铁的氧化物中氧化铁为红棕色，其余都为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引以及氧化亚铁与四氧化三铁的性质解答．

解答 解：（1）①实验时，应先注水片刻后再加热的目的是注水排出集气瓶内的一氧化碳，一氧化碳气体进入玻璃管内，排进其中的空气，以防加热时发生爆炸；故填：用一氧化碳排净装置内的空气，以防加热时发生爆炸；
②在高温的条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳；故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
③尾气中含有一氧化碳气体，一氧化碳有毒，直接排放到空气中会造成空气的污染，所以要添加尾气处理装置；故填：缺少尾气处理装置；
（2）Ⅰ、小华认为小明的猜想是错误的，理由是加入足量的硫酸铜溶液后，仍然有黑色粉末存在．故填：加入足量的硫酸铜溶液后，仍然有黑色粉末存在；
Ⅱ、黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成；或黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）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；
Ⅲ、取适量黑色粉末B，用磁铁吸引，黑色粉末不能被吸引，则黑色粉末中只有氧化亚铁，猜想②正确；
取适量黑色粉末B，用磁铁吸引，黑色粉末部分被吸引，说明黑色粉末中含有氧化亚铁和四氧化三铁，猜想③正确；
取适量黑色粉末B，用磁铁吸引，黑色粉末全部被吸引，说明则黑色粉末中只有四氧化三铁，猜想①正确．
因为氧化亚铁能与稀盐酸反应，而四氧化三铁不与稀盐酸反应，所以也可取少量的黑色固体B于试管中，加入足量的稀盐酸，若黑色固体完全溶解，则猜想②成立；若黑色固体一点也不溶解，则猜想①成立；若黑色固体部分溶解，则猜想③成立．
故填：取适量黑色粉末B，用磁铁吸引，黑色粉末全部被吸引（答案合理即可）．

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．