Question

【题目】材料是人类赖以生存和发展的重要物质，目前使用量最多的金属材料仍然是钢铁。

（一）实验室用赤铁矿模拟工业炼铁的化学方程式为_____，炼得的铁是_____（填“单质铁”或“合金”），该反应_____（填“是”或“不是”）置换反应。

（二）FeCO3是菱铁矿的主要成分，具有还原性，在空气中灼烧生成铁的氧化物和CO2气体。要探究碳酸亚铁和氧气充分反应后的固体成分，请你参与小华同学的探究：

（查阅资料）

① FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，就迅速被氧化成四氧化三铁，四氧化三铁能与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水。

②FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能；FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出现红色。

（猜想与假设）

猜想1：固体成分是氧化铁；

猜想2：固体成分是四氧化三铁；

猜想3：_____。

（活动与探究）连接仪器、装好药品如图所示（加热和固定装置已省略），打开止水夹K，通入氧气，加热玻璃管X。当Y瓶中产生的沉淀不再增加时，停止加热，继续通入氧气至玻璃管冷却。取玻璃管里的少量固体于试管中，滴加盐酸，微热，固体完全溶解。将所得溶液分成甲、乙两份进行实验。

实验编号	实验步骤	实验现象
a	向甲溶液中滴加KSCN溶液	溶液变红色
b	向乙溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液	高锰酸钾溶液的紫红色不消失

（结论与反思）

（1）由上述实验现象可知，FeCO3在氧气中高温灼烧得到的固体产物是_____，因此，猜想_____（填“1”“2”或“3”）是正确的。

（2）FeCO3在氧气中高温灼烧的化学方程式为_____。

（3）上述实验_____（填“a”或“b”）是多余的，因为_____。

（总结与提升）

（1）若实验结束时观察到Y瓶中仍然是澄清的，可能的原因是澄清石灰水的量不足，导致生成的碳酸钙转变成了可溶于水的碳酸氢钙。碳酸氢钙的化学式为_____。

（2）CO2使澄清石灰水变浑浊的化学方程式为_____。

（3）华雪同学经过反思，觉得该实验设计还存在问题，因为如果在实验b中观察到_____，就不能确定哪个猜想是正确的。所以小华同学又对该实验进行了定量探究：取11.6 g纯净的碳酸亚铁固体，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减3.6 g。通过计算即可确定：FeCO3和氧气充分反应后的固体成分是_____。

Answer 1

【答案】3CO+Fe2O32Fe+3CO2 合金 不是 固体成分是氧化铁和四氧化三铁 氧化铁 1 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 a 无论是哪种猜想中的固体，溶于盐酸后溶液中都存在Fe3+，加入KSCN溶液后都会变红色，因此实验a不能判断固体的成分 Ca（HCO3）2 CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O 高锰酸钾溶液褪色 氧化铁

【解析】

解：（一）氧化铁和一氧化碳在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；炼得的铁是合金，置换反应是单质与化合物反应生成单质与化合物的反应，所以该反应不是置换反应；

（二）[猜想与假设]由假设①②，也可能是两者的混合物，则猜想3是固体成分是氧化铁和四氧化三铁；

[结论与反思]（1）由FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出现红色，则向甲溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中含有FeCl3；FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能，向乙溶液中滴加高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液的紫红色不消失，说明溶液中不含FeCl2；

氯化铁是氧化铁与稀盐酸反应生成的，所以FeCO3在氧气中高温灼烧得到的固体产物是氧化铁，因此猜想1是正确的；

（2）FeCO3在氧气中高温灼烧生成氧化铁和二氧化碳气体，化学方程式为：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；

（3）上述实验中a是多余的，无论是哪种猜想中的固体，溶于盐酸后溶液中都存在Fe3+，加入KSCN溶液后都会变红色，因此实验a不能判断固体的成分；

[总结与提升]（1）碳酸氢钙中钙元素显+2价，碳酸氢根显-1价，其化学式为：Ca（HCO3）2；

（2）CO2使澄清石灰水变浑浊，是因为与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；

（3）FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能，如果在实验b中观察到高锰酸钾溶液褪色，说明含有氯化亚铁溶液，不能确定是否含有氯化铁，就不能确定哪个猜想是正确的；华雪同学又对该实验进行了定量探究：取11.6g纯净的碳酸亚铁固体，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减3.6g；假设生成的固体为氧化铁，设固体质量净减质量为x，

x=3.6g；假设成立，FeCO3和氧气充分反应后的固体成分是氧化铁。