Question

善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要的方法．某同学在学习铁及其化合物知识时提出了下列问题：
问题1：铁为何称为黑色金属？
问题2：经查证，氧化性：Fe₂O₃＞Fe₃O₄＞FeO，用CO还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗？有没有生成Fe₃O₄或FeO的可能？
（1）对于问题1，同学们上网查寻，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有一黑色粉末，可能是铁粉、Fe₃O₄粉末、FeO粉末中的一种，请你设计一种实验方案进行检验

 

（2）对于问题2，同学们参观了某钢铁厂，获得了用SDTQ热分析仪对CO与Fe₂O₃进行热反应的有关数据，绘制成固体质量与反应温度的关系曲线图如图1，
①根据图象分析，反应温度500-600℃时残留固体的成分是

 

．
②写出固体质量由43.2g变为33.6g时的化学方程式

 

．
③已知：酒精灯火焰温度为600℃左右，酒精喷灯火焰温度高于800℃．钢铁厂有含铁、Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO的混合粉末，某同学为了帮助钢铁厂测定其含铁元素的质量分数，称取m₁g样品，设计了如图2实验装置进行实验，当铁的氧化物全部还原为铁时，在CO的保护下冷却，称得残留固体的质量为m₂g．实验时应选择

 

灯加热，判断铁的氧化物全部还原为铁的方法是

 

．该装置还有没有缺陷？如果有，请提出改进意见

 

（如没有，该空不填）．

Answer 1

考点：常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,化学方程式的有关计算,铁的氧化物和氢氧化物,物质的检验和鉴别的实验方案设计

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：（1）①铁是在高温下炼制成，高温下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腐蚀生成得到，氧化铁为红色，四氧化三铁为黑色；
②根据Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO与稀盐酸的反应现象及铁离子的检验方法设计实验方案进行检验；
（2）①根据氧化：Fe₂O₃＞Fe₃O₄＞FeO判断与CO反应的先后顺序，然后判断反应温度500-600℃时残留固体的成分；
②根据氧化性顺序及温度判断固体质量由43.2g变为33.6g时参加反应的物质，然后写出反应的化学方程式；
③根据酒精喷灯、酒精灯的温度及该反应需要的温度进行选择加热仪器；加热到质量不再变化时即为反应完全，一般两次称量的质量差小于0.1g即为反应完全；反应物CO为有毒气体，需要进行尾气处理．

解答：解：（1）①由于氧化铁为红色，四氧化三铁为黑色，则B的说法不正确，A说法正确，
故答案为：A；
②铁可以与稀盐酸反应生成氢气，氧化铁溶于稀盐酸生成铁离子，铁离子能够使硫氰化钾溶液显示红色，据此可以检验混合物组成，方法为：取少量样品加入稀盐酸，产生气泡，说明是铁．若没有产生气泡，继续滴加KSCN溶液，若溶液变血红色，说明是Fe₃O₄，没有变血红色说明是FeO，
故答案为：取少量样品加入稀盐酸，产生气泡，说明是铁．若没有产生气泡，继续滴加KSCN溶液，若溶液变血红色，说明是Fe₃O₄，没有变血红色说明是FeO；
（2）①根据氧化性Fe₂O₃＞Fe₃O₄＞FeO可知，与CO发生反应时，Fe₂O₃优先反应，然后Fe₃O₄反应，最后FeO反应，根据图象曲线可知，加热到400-500℃Fe₂O₃逐渐反应，到500℃时Fe₂O₃反应完全，此时固体混合物为Fe₃O₄、FeO，
故答案为：Fe₃O₄、FeO；
②固体质量由43.2g变为33.6g时，对应温度为700-800℃，此时Fe₂O₃、Fe₃O₄已经反应完全，FeO开始与CO反应，反应的化学方程式为：FeO+CO

△   .

Fe+CO₂，
故答案为：FeO+CO

△   .

Fe+CO₂；
③酒精灯火焰温度为600℃左右，酒精喷灯火焰温度高于800℃，而该反应需要加热到800℃，所以只能选用酒精喷灯加热；当最后两次称量质量差小于0.1g，则氧化物全部还原为铁；由于反应中用到的还原剂CO有毒，不能直接排放，应该在排放尾气的导气管口放一盏燃着的酒精灯，将多余的CO气体通过燃烧除掉，
故答案为：酒精喷灯；最后两次称量质量差小于0.1g；在排放尾气的导气管口放一盏燃着的酒精灯．

点评：本题考查了物质的检验与鉴别方法、铁及其氧化物的性质等知识，题目难度中等，注意掌握常见金属单质及其化合物性质，明确物质检验与鉴别的实验方案的设计方法．