Question

某实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理进行实验，其装置如图所示。

(1)A处发生反应的化学方程式是____________________________________。
(2)B中发生反应的化学方程式是____________________________________。
C处点燃酒精灯的目的是___________________________________________。
(3)实验结束后，小李看到红色固体全部变黑了，认为产物就是单质铁，但小王提出了质疑：还有可能生成其他物质。为了进一步验证其固体成分，小王查到下列资料：
①铁的氧化物有氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁(该化合物中铁有＋2、＋3两种化合价)，其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色；并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。
②铁的氧化物都能与酸发生反应而溶解。
根据上述信息，小王又设计了两个实验。
[实验1]将黑色固体研磨后，取少量加入________溶液中，观察到有气泡出现，溶液未变黄色，据此得出的结论是_______________________________________________________________________。
[实验2]再用磁铁吸引余下黑色固体，实验后即可对黑色固体成分进行判断________。

Answer 1

(1)3CO＋Fe₂O₃2Fe＋3CO₂
(2)CO₂＋Ca(OH)₂=CaCO₃↓＋H₂O  防止CO污染环境
(3)[实验1]稀硫酸(或稀盐酸)  有单质铁，无Fe₃O₄
[实验2]如果黑色固体被磁铁全部吸引，说明只有单质铁，如果部分被吸引，说明黑色固体为Fe和FeO

本题以模拟高炉炼铁的反应原理为主题，考查学生对炼铁过程中各反应原理、反应现象、铁及铁的氧化物性质等的认识。(1)根据炼铁的原理可以知道，A处通入的气体是一氧化碳，则可以写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式；(2)根据一氧化碳还原氧化铁得到铁和二氧化碳的原理完成B处化学方程式的书写，过程中可能一氧化碳过多，必须对尾气进行处理，据此明确点燃酒精灯的作用；第(3)题中，根据题中信息“红色固体全部变黑”，结合资料①中“其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色；并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引”的信息，可知产物中没有氧化铁；结合资料②“铁的氧化物都能与酸发生反应而溶解”等信息及两个实验中的“有气泡出现，溶液未变黄色”这一信息，可以得出实验1中所加入的溶液为酸溶液，黑色固体中一定有铁，没有四氧化三铁；通过实验2“用磁铁吸引余下黑色固体”，若黑色固体全部被吸引，则固体中没有氧化亚铁，若固体部分被吸引，则固体为铁和氧化亚铁的混合物。