Question

【題目】某課外活動(dòng)小組對(duì)一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中最后的產(chǎn)物產(chǎn)生濃厚興趣，試通過實(shí)驗(yàn)來探究其成分。

Ⅰ、實(shí)驗(yàn)裝置：

該裝置B中發(fā)生的離子方程式是 ______，裝置B的作用是 ______。

Ⅱ、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：玻璃管A中的粉末由紅色逐漸變?yōu)楹谏珪r(shí)，停止加熱，繼續(xù)通一氧化碳，冷卻到室溫，停止通氣，同時(shí)觀察到澄清的石灰水變渾濁。

Ⅲ、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

甲認(rèn)為：依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷出生成的黑色固體為金屬鐵。

乙認(rèn)為：僅從上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不足以證明生成的黑色固體為金屬鐵，他增加一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用磁鐵靠近黑色固體，看到有黑色固體被磁鐵吸引，于是得出生成的黑色固體為金屬鐵的結(jié)論。

請(qǐng)你通過該反應(yīng)的相關(guān)資料對(duì)他們的結(jié)論作出判斷，并通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其合理性：

⑴在一定條件下，一氧化碳與氧化鐵在加熱條件下，可發(fā)生如下反應(yīng)：

CO +3Fe2O3 = 2Fe3O4+ CO2↑ 4CO + Fe3O4 = Fe+ 4CO2↑

⑵四氧化三鐵(Fe3O4)為黑色固體，有強(qiáng)磁性，能夠被磁鐵吸引。

甲、乙同學(xué)的結(jié)論 ______。你對(duì)此評(píng)價(jià)的理由是 ______。

Ⅳ、實(shí)驗(yàn)探究

對(duì)反應(yīng)后固體成分提出假設(shè)：

假設(shè)1：反應(yīng)后固體中只有Fe；

假設(shè)2：反應(yīng)后固體中只有Fe3O4；

假設(shè)3：反應(yīng)后固體中 ______ 。

為確定實(shí)驗(yàn)中最后產(chǎn)物中的成分，丙同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你利用限選試劑和儀器幫助他完成該探究過程，并將答案寫在答題卡相應(yīng)位置。

限選試劑和儀器：1mol/L CuSO4、0.01mol/L KSCN溶液、1mol/L 鹽酸、0.01mol/L 氨水、試管、玻璃棒、膠頭滴管。

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟一；取硬質(zhì)玻璃管中固體產(chǎn)物少量分別于A、B試管中，加入足量1mol/L CuSO4溶液，攪拌溶解。	⑴若A試管中黑色固體不溶解，并且沒有觀察到其它現(xiàn)象，則黑色固體為 ______。 ⑵若B試管中有紅色固體析出，則說明黑色固體中含有 ______。
步驟二：對(duì)試管B中溶液過濾，將所得固體洗滌干凈后加足量1mol/L鹽酸后再依次分別加入適量0.01mol/L氨水、少量0.01mol/L KSCN溶液。	①若溶液不變紅色，則______。 ②若溶液變紅色，則______。

Ⅴ、延伸探究：丁同學(xué)試圖通過反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化來確定黑色固體的成分，你認(rèn)為可行嗎？(假設(shè)氧化鐵在反應(yīng)中完全反應(yīng))______(填“行”或“不行”)，理由是：______。

Answer 1

【答案】Ca2+ + 2OH－+ CO2 = H2O + CaCO3↓ 吸收一氧化碳?xì)怏w中的二氧化碳，便于一氧化碳燃燒 甲乙同學(xué)的結(jié)論均不正確 鐵和四氧化三鐵都是黑色固體，都可以被磁鐵吸引 Fe和Fe3O4 Fe3O4 Fe 假設(shè)1正確 假設(shè)3正確 行 等質(zhì)量氧化鐵完全反應(yīng)生成鐵或四氧化三鐵，固體質(zhì)量變化不同

【解析】

Ⅰ、裝置B中發(fā)生的反應(yīng)是二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水；吸收生成的二氧化碳，便于一氧化碳燃燒。

Ⅲ、金屬鐵、四氧化三鐵都是黑色固體，都能被磁鐵吸引。

Ⅳ、根據(jù)假設(shè)1和假設(shè)2分析得出假設(shè)3得到反應(yīng)后固體。

步驟一：根據(jù)分別加入足量1mol/L CuSO4溶液，攪拌溶解，看是否溶解或紅色固體析出；步驟二：對(duì)試管B中溶液過濾，將所的固體洗滌干凈后加足量1mol/L鹽酸后再依次分別加入適量0.01mol/L氨水、少量0.01mol/L KSCN溶液，根據(jù)①、②現(xiàn)象得出結(jié)論。

Ⅴ、等質(zhì)量氧化鐵完全反應(yīng)生成鐵或四氧化三鐵，固體質(zhì)量變化不同，利用反應(yīng)前后固體質(zhì)量變化極值分析計(jì)算做出判斷。

Ⅰ、一氧化碳還原氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，裝置B中發(fā)生的反應(yīng)是二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，反應(yīng)的離子方程式為：Ca2+ + 2OH－+ CO2 = H2O + CaCO3↓；吸收生成的二氧化碳，便于一氧化碳燃燒，故答案為：Ca2+ + 2OH－+ CO2 = H2O + CaCO3↓；吸收一氧化碳?xì)怏w中的二氧化碳，便于一氧化碳燃燒。

Ⅲ、甲認(rèn)為：依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷出生成的黑色固體為金屬鐵，四氧化三鐵也是黑色固體，故甲不合理；乙認(rèn)為：僅從上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不足以證明生成的黑色固體為金屬鐵，他增加一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用磁鐵靠近黑色固體，看到有黑色固體被磁鐵吸引,于是得出生成的黑色固體為金屬鐵的結(jié)論，四氧化三鐵(Fe3O4)為黑色固體，有強(qiáng)磁性，能夠被磁鐵吸引，說明乙同學(xué)結(jié)論不合理；故答案為：甲乙同學(xué)的結(jié)論不合理；鐵和四氧化三鐵都是黑色固體，都可以被磁鐵吸引。

Ⅳ、根據(jù)假設(shè)1和假設(shè)2分析得出假設(shè)3：反應(yīng)后固體中有Fe和Fe3O4；故答案為：Fe和Fe3O4。

步驟一：取硬質(zhì)玻璃管中固體產(chǎn)物少量分別與A、B試管中，加入足量1mol/L CuSO4溶液，攪拌溶解，若A試管中黑色固體不溶解，并且沒有觀察到其它現(xiàn)象，則黑色固體為Fe3O4，若B試管中有紅色固體析出，則說明黑色固體中含有Fe；步驟二：對(duì)試管B中溶液過濾，將所的固體洗滌干凈后加足量1mol/L鹽酸后再依次分別加入適量0.01mol/L氨水、少量0.01mol/L KSCN溶液，①若溶液不變紅色，則假設(shè)1正確；②若溶液變紅色，則假設(shè)3正確；故答案為：Fe3O4；Fe；假設(shè)1正確；假設(shè)3正確。

Ⅴ、依據(jù)反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化來確定黑色固體的成分，等質(zhì)量氧化鐵完全反應(yīng)生成鐵或四氧化三鐵，固體質(zhì)量變化不同，利用反應(yīng)前后固體質(zhì)量變化極值分析計(jì)算做出判斷，所以可以分析判斷固體物質(zhì)組成；故答案為：行；等質(zhì)量氧化鐵完全反應(yīng)生成鐵或四氧化三鐵，固體質(zhì)量變化不同。