Question

某课外活动小组对一氧化碳还原氧化铁的实验中最后的产物产生浓厚的兴趣，试通过实验来探究其成分。

Ⅰ．实验装置：

用一氧化碳还原氧化铁的实验装置

该装置B中发生的离子方程式是                                       

装置B的作用是                                    

Ⅱ．实验现象：玻璃管A中的粉末由红色逐渐变为黑色时，停止加热，继续通一氧化碳，冷却到室温，停止通气，同时观察到澄清的石灰水变浑浊。

Ⅲ．实验结论：

甲认为：依据上述实验现象可以判断出生成的黑色固体为金属铁。

乙认为：仅从上述实验现象，不足以证明生成的黑色固体为金属铁，她增加了一个实验：用磁铁靠近生成的黑色固体，看到有黑色固体被磁铁吸引。于是得出生成的黑色固体为金属铁的结论。

请你通过该反应的相关资料对他们结论作出判断并通过实验检验其合理性：

（1）在一定条件下：一氧化碳与氧化铁在加热条件下，可发生如下反应

3Fe₂O₃+CO2Fe₃O₄+CO₂ 

Fe₃O₄+4CO4Fe+4CO₂ 

（2）四氧化三铁（Fe₃O₄）为黑色固体，有强磁性，能够被磁铁吸引。

甲、乙同学的结论：                              你对此评价的理由是：      

                                                            

Ⅳ．实验探究

 对反应后固体成分提出假设：

假设1：反应后固体中只有Fe；

假设2：反应后固体中只有Fe₃O₄；

假设3：反应后固体中__ _____________________

 为确定实验中最后的产物的成分，丙同学设计如下实验，请您利用限选试剂和仪器帮助他完成该探究过程，并将答案写在答题卡相应位置。

限选试剂和仪器： 1mol/LCuSO₄ 、0.01mol/L KSCN溶液、1mol/L盐酸、0.01mol/L氯水、试管、玻璃棒、胶头滴管。

实验操作	预期现象和结论
步骤一：取硬质玻璃管中固体产物少量分别于A、B试管中，加入足量1mol/LCuSO4溶液、搅拌溶解。	（1）若A试管中黑色固体不溶解，并且没有观察到其他现象，则黑色固体为        （2）若B试管中有红色固体析出，则说明黑色固体中含有Fe。
步骤二：对试管B中溶液过滤，将所得固体洗涤干净后，加足量1mol/L盐酸后，再依次分别加入适量0.01mol/L氯水、少量0.01mol/L KSCN溶液	（1）若溶液不变红色，则            （2）若溶液变红色，则

 

Ⅴ．延伸探究：丁同学试图通过反应前后固体质量的变化来确定黑色固体的成分，你认为可行吗？（假设氧化铁在反应中完全反应）               （填“行”或“不行”）理由是                                                               。

 

Answer 1

【答案】

（16分）

Ⅰ.  Ca²⁺+2OH^-+ CO₂= CaCO₃↓+H₂O  （2分）

吸收CO中的CO₂，便于CO燃烧被除去。（2分）

Ⅲ.甲、乙同学的结论均不正确；铁和四氧化三铁都是黑色且均能被磁铁吸引。（1+2分 共3分）

Ⅳ.假设3：反应后固体中既含有Fe又含有Fe₃O₄（1分）

实验操作	预期现象和结论
	（1）若A试管中黑色固体不溶解，并且没有观察到其他现象，则黑色固体为Fe3O4（1分）
	（1）若溶液不变红色，则假设1正确 （2分） （2）若溶液变红色，则假设3正确（2分）

 

Ⅴ.行（1分）；

等质量氧化铁完全反应后生成铁或者四氧化三铁或铁和四氧化三铁，固体质量的变化不相同。（2分）

【解析】

试题分析：

Ⅰ.结合题目信息，反应后气体中有CO和CO₂ ，可知石灰水的作用是吸收CO₂，便于CO燃烧被除去。

Ⅲ.(2) 由题目信息，四氧化三铁（Fe₃O₄）为黑色固体，有强磁性，能够被磁铁吸引，可以得到答案。

Ⅳ.步骤一中，若出现红色说明有铁置换出铜单质，若没有则黑色固体为Fe₃O₄。

步骤二中，Fe与盐酸只能生成Fe²⁺，Fe₃O₄与盐酸能生成Fe²⁺和 Fe³⁺。

Ⅴ. 氧化铁完全反应后生成铁或者四氧化三铁固体质量的变化不相同。

考点：本题以探究实验为基础，考查了元素及化合物性质、探究基本方法、分析问题能力。