Question

在学习“铁的冶炼”后，兴趣小组的同学按课本装置图进行改装实验（如图所示），反应后玻璃管中红色粉末变成了黑色粉末A，请你用化学方程式表示该炼铁原理：

 

，从环保的角度考虑，该装置明显的不足是

 

，同学们对黑色粉末A的成分提出了疑问．
【提出问题】黑色粉末A是不是全部是铁？
【查阅资料】铁的氧化物有Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO（氧化亚铁，黑色固体），都能与稀盐酸反应，且只有Fe₃O₄能被磁铁吸引．
【进行猜想】
（1）小明认为黑色粉末A全部是Fe．
（2）小华提出来猜想①和猜想②，请你补充猜想③．
猜想①：黑色粉末A由Fe和Fe₃O₄组成；
猜想②：黑色粉末A由Fe和FeO组成；
猜想③：黑色粉末A由Fe和

 

组成．
【实验探究】
（1）小明取适量黑色粉末A加入足量

 

溶液充分反应后过滤，得红色固体Cu和黑色粉末B，据此可知小明的猜想是错误的．
（2）小华按下列方案继续探究，请你一同参与．

方案	实验操作及可能的现象	结论
①	取适量黑色粉末A用磁铁吸引，黑色粉末全部被吸引	猜想①正确
②	取适量黑色粉末B加入足量稀盐酸，黑色粉末全部溶解	猜想②正确
③	取适量	猜想③正确

 【反思评价】小娟认为方案②中得出的结论不正确，其理由是：

 

．
【得出结论】通过上述实验得出黑色粉末A的成分．
【拓展延伸】铁锈的主要成分是Fe₂O₃?xH₂O，人们常用

 

来清洗铁锈．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,金属的化学性质,一氧化碳还原氧化铁,酸的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：根据炼铁的原理写出反应的化学方程式；根据一氧化碳有毒能污染空气分析装置的不足；
【进行猜想】根据铁的氧化物的颜色和性质进行猜想；
【实验探究】（1）根据铁能与硫酸铜反应分析判断；
（2）根据氧化亚铁不能被磁铁吸引，铁和四氧化三铁能被磁铁吸引、铁能与硫酸铜反应、四氧化三铁不能与硫酸铜分析验证猜想三．
【反思评价】根据四氧化三铁是黑色的能与盐酸反应分析方案②的结论；
【拓展延伸】根据铁锈能与盐酸反应分析除铁锈的方法．

解答：解：在高温条件下，一氧化碳能将氧化铁还原出来生成了铁和二氧化碳，反应的方程式是：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；一氧化碳有毒，能污染空气，应将尾气处理，从环保的角度考虑，该装置明显的不足是：缺少尾气处理装置；
【进行猜想】由于铁的氧化物Fe₃O₄、FeO、还原出的铁都是黑色的，所以猜想三是：黑色粉末A由Fe和氧化亚铁和四氧化三铁组成．
【实验探究】
（1）若黑色粉末A若只有铁粉，加入足量硫酸铜溶液后会全部发生反应，不会有黑色固体剩余，而实验过程中有黑色固体剩余，据此可知小明的猜想是错误的．
（2）由于氧化亚铁不能被磁铁吸引，铁、四氧化三铁能被磁铁吸引，铁能与硫酸铜反应、四氧化三铁不能与硫酸铜反应．所以实验③的设计方案及可能的现象是：

方案	实验操作及可能的现象	结论
③	取适量黑色粉末用磁铁吸引，黑色粉末未全部被吸引；取适上述被吸引的黑色粉末于试管中，加入足量硫酸铜溶液，仍有黑色固体剩余	猜想③正确

【反思评价】由于四氧化三铁是黑的，也能与盐酸反应，所以，方案②的结论不正确；
【拓展延伸】由于铁锈能与盐酸反应，所以，人们常用稀盐酸来清洗铁锈．
故答为：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂，缺少尾气处理装置；【进行猜想】黑色粉末A由Fe和氧化亚铁和四氧化三铁组成．【实验探究】（1）硫酸铜；（2）见上表；【反思评价】四氧化三铁能与盐酸反应；
【拓展延伸】稀盐酸．

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．