Question

【题目】铁是日常生活中最常见的金属，某班同学在学习铁的知识时，有下列问题：

问题1：铁为何称为黑色金属？

问题2：CuO在高温下可分解为 Cu2O和O2，Fe2O3在高温下可分解为FeO和O2吗？

(1)对于问题1，同学们上网查找，有两种解释：

A．因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属

B．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属

①你认为正确的说法是__________。

②若有一黑色粉末，如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4？______________________________________。

③若有一黑色粉末，为铁和四氧化三铁的混合物，如何证明其中有Fe3O4(只要求简述实验方法)？____________________________________。

(2)对于问题2，同学们准备实验探究，他们设想了两种方法：

A．将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后颜色是否变化。

B．将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后质量是否变化。

①实验中应将Fe2O3放在__________(填仪器名称)中灼烧。

②方法A中，如果高温灼烧后颜色由__________变为__________，说明Fe2O3确实发生了变化。能说明生成的一定为FeO吗？__________，理由是________________________。

③方法B中，如果发生了预期的反应，固体高温灼烧前后质量比应为________，但是，实验结果固体灼烧前后质量比为30∶29，则高温灼烧后生成物是____________________。

④比较两种方法，你认为较好的方法是__________。

Answer 1

【答案】A 取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，若有气泡产生则原黑色粉末为铁，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4 用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测是否有水产生(或用纯净的CO与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测是否有CO2产生) 坩埚 红棕色 黑色 不能 也可能为Fe3O4 Fe3O4 B

【解析】

(1)铁是在高温下炼制而成，高温下铁会和空气中的氧气反应生成四氧化三铁或氧化亚铁，颜色都是黑色氧化物，氧化铁是红色氧化物，常温下缓慢氧化或电化学腐蚀生成得到；氧化铁为红色，四氧化三铁为黑色，四氧化三铁为磁性氧化物，能吸引铁，黑色粉末为铁和四氧化三铁的混合物，定性证明其中含有Fe3O4的方法是利用四氧化三铁具有磁性或与酸反应是否生成气体分析设计；

③根据发生的反应及反应前后固体的质量来分析；

(2)①Fe2O3固体灼烧应在坩埚中进行；

②将三氧化二铁高温灼烧，Fe2O3确实发生了变化，依据氧化物颜色变化分析，氧化铁被还原生成产物可能为黑色氧化亚铁或四氧化三铁；

③依据分解生成氧化亚铁、四氧化三铁反应前后质量不同分析计算；

④B方案能通过定量计算分析判断生成物，A方案固体颜色变化不容易观察和判断。

(1)①A. 在高温下得到的铁的表面氧化物有黑色四氧化三铁或氧化亚铁，所以铁为黑色金属，A正确；

B. 因铁的氧化物Fe2O3颜色为红棕色不是黑色，四氧化三铁为黑色，B错误；

故合理选项是A；

②由于四氧化三铁为磁性氧化物，能吸引铁，则利用一小块铁片靠近黑色粉末，粉末被吸在铁片上，证明有四氧化三铁，若不能吸引，则粉末为铁粉；或取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生的原黑色粉末为铁，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4；

③若有一黑色粉末为铁和四氧化三铁的混合物，证明其中有Fe3O4，可以用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测有水产生；或用纯净的CO与与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测有CO2产生即可；

(2)①Fe2O3固体灼烧应在坩埚中进行；

②将Fe2O3高温灼烧，固体颜色会有红棕色变为黑色，依据氧化物颜色变化分析，Fe2O3被还原生成产物可能为黑色FeO或Fe3O4，颜色都是从红棕色变化为黑色，因此不能说明生成的一定为FeO，也可能为Fe3O4；

③若发生反应：2Fe2O34FeO+O2↑，灼烧前后的质量之比为10：9；发生反应：6Fe2O3 4Fe3O4+O2↑，灼烧前后的质量之比是30：29。现在该实验结果固体灼烧前后质量比为30∶29，因此髙温灼烧后生成的固体物质是四氧化三铁，即发生反应最后的分解产物是Fe3O4；

④B方案能通过定量计算分析判断生成物，A方案固体颜色变化不容易观察和判断，故比较好的方法是方法B。