题目内容

3．某实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理设计了用一氧化碳还原氧化铁的实验装置，如图所示：
【提出问题】1．实验所用的氧化铁完全反应后，玻璃管中剩余的黑色固体成分．
2、反应后由B装置排到烧杯C中的溶液所含溶质的成分．
【查阅资料】
常见铁和铁的氧化物FeFeOFe2O3Fe3O4
颜色、状态黑色粉末黑色粉末红棕色粉末黑色晶体
能否被磁铁吸引能否否能
【探究1】玻璃管中剩余的黑色固体成分．
【初步验证】玻璃管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引．
实验小组的同学一致认为，黑色固体不可能是FeO和Fe2O3，理由是二者不能被磁铁吸引．
【作出猜想】黑色固体可能：a．全部是Fe；b．全部是Fe3O4；c．Fe和Fe3O4的混合物．
【设计实验】为确定黑色固体的成分，同学们设计了下列实验方案，请你一起参与探究活动．
实验操作实验现象实验结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量稀硫酸固体全部溶解，且没有气泡产生黑色固体全部是Fe3O4
【探究2】反应后由B装置排到烧杯C中的溶液所含溶质的成分．
写出B装置中NaOH发生反应的化学方程式：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
【作出猜想】猜想一：溶质是Na2CO3；猜想二：溶质是Na2CO3和NaOH；
【设计实验】
实验操作实验现象实验结论
（1）取少量溶液于试管中，加入CaCl2溶液；产生白色沉淀该反应的化学方程式为
Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl
（2）将（1）反应后的混合物过滤，取滤液加入无色酚酞溶液不变色猜想一成立
【反思与交流】（1）B装置除了吸收CO2气体外，还有的作用是收集未反应完的一氧化碳气体，防止污染；
（2）为了避免加热玻璃管时可能发生爆炸，在加热前应通一氧化碳排净装置中的空气．

分析 【初步验证】根据表格中数据可知FeO和Fe2O3不能被磁铁吸引，据此进行分析；
【作出猜想】根据剩余固体可能是铁出可能是四氧化三铁，还可能是二者的混合物，据此进行分析；
【设计实验】根据铁和四氧化三铁都能与酸反应但现象不同进行分析；
【探究2】根据碱与非金属氧化物反应生成盐和水分析；
【作出猜想】根据氢氧化钠溶液如没有完全反应，则溶液中的溶质有氢氧化钠和碳酸钠两种分析；
【设计实验】根据碳酸钠能和氯化钙反应生成白色沉淀，反应后溶液显中性分析；
【反思与交流】根据尾气中除了二氧化碳外还有一氧化碳，要进行处理分析；一氧化碳与空气混合有发生爆炸的危险，实验前要先通一氧化碳一段时间后再进行加热．

解答 解：【初步验证】根据表格中数据可知FeO和Fe2O3不能被磁铁吸引，实验中黑色粉末能被磁铁全部吸引，说明不含这两种物质；
【作出猜想】根据剩余固体可能是铁出可能是四氧化三铁，还可能是二者的混合物；
【设计实验】根据铁和四氧化三铁都能与酸反应，但现象不同，根据结论固体全部是四氧化三铁，没有铁，则加入稀硫酸后固体溶解，且没有气泡产生；
【探究2】氢氧化钠溶液与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，据此书写化学方程式为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；
【作出猜想】氢氧化钠溶液如没有完全反应，则溶液中的溶质有氢氧化钠和碳酸钠两种，如完全反应溶液中的溶质只有碳酸钠；
【设计实验】碳酸钠能和氯化钙反应生成白色沉淀，反应后溶液显中性；如加入氯化钙后溶液仍显碱性，说明原溶液中除了碳酸钠溶质外还含有氢氧化钠，检验溶液显碱性常用无色酚酞溶液，能使无色酚酞溶液变红，说明溶液显碱性；
【反思与交流】根据尾气中除了二氧化碳外还有一氧化碳，要进行处理，所以装置B除了吸收二氧化碳外还有收集尾气，防止污染的作用；
一氧化碳与空气混合有发生爆炸的危险，实验前要先通一氧化碳一段时间后再进行加热．
故答案为：【初步验证】二者不能被磁铁吸引；
【作出猜想】Fe和Fe3O4的混合物；
【设计实验】足量稀硫酸；固体全部溶解，且没有气泡产生；
【探究2】2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；
【作出猜想】Na2CO3和NaOH；
【设计实验】CaCl2溶液；Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl；无色酚酞；溶液不变色；
【反思与交流】收集未反应完的一氧化碳气体，防止污染；通一氧化碳排净装置中的空气．

点评 此题考查了一氧化碳还原氧化铁后剩余固体成份的探究，掌握铁和铁的氧化物的性质以及尾气的处理等知识点是解答的关键．

练习册系列答案
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