某興趣小組在復習鐵的冶煉時，在參考資料上發現以下一段文字：已知在不同的溫度下，CO與鐵的氧化物反應能生成另一種鐵的氧化物（或鐵單質）和CO
2．他們不禁產生了疑問：課本上冊124頁的實驗中，CO與Fe
2O
3反應生成的黑色物質真的是Fe粉嗎？于是他們進行了以下探究．
[查閱資料]
資料一：Fe粉和Fe
3O
4粉末能被磁鐵吸引而FeO（黑色）不能；
資料二：Fe
3O
4中鐵元素有+2、+3兩種化合價，其化學式可用FeO?Fe
2O
3 的形式表示；
[提出猜想]黑色物質可能是Fe
3O
4、FeO和Fe粉中的一種或幾種．
[進行實驗]興趣小組收集了CO與Fe
2O
3反應生成的黑色物質進行了下列實驗：
|
實驗方案 |
實驗現象 |
| 甲 |
取少量黑色物質用磁鐵吸引 |
黑色物質全部被磁鐵吸引 |
| 乙 |
取少量黑色物質加入30%熱的鹽酸中 |
無氣泡、溶液顏色變成黃綠色 |
| 丙 |
取少量黑色物質加入硫酸銅溶液中 |
無任何現象 |
[實驗結論]
（1）甲實驗現象說明黑色物質中沒有
FeO
FeO
，乙、丙實驗現象說明黑色物質中沒有
Fe
Fe
；
（2）生成的黑色物質應為Fe
3O
4；
（3）寫出黑色粉末和熱的鹽酸反應的化學方程式
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
；
[拓展探究]同學們對Fe
3O
4產生了興趣，從參考資料中找到了氧化沉淀法生產復印用高檔Fe
3O
4粉的工藝流程簡圖．
[生產流程]
[查閱資料]
資料一：硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度如表所示：
| 溫度/℃ |
0 |
10 |
30 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
| 溶解度/g |
14.0 |
17.0 |
25.0 |
33.0 |
35.3 |
33.0 |
30.5 |
27.0 |
資料二：Fe（OH）
2受氧氣氧化反應原理為：4Fe（OH）
2+2H
2O+O
2=4Fe（OH）
3資料三：獲得Fe
3O
4的反應原理為：Fe（OH）
2+2Fe（OH）
3Fe
3O
4+4H
2O
[問題討論]
（1）溶解時，用50℃至80℃的熱水目的是
在50℃～80℃時，硫酸亞鐵的溶解度較大，有利于溶解的更多，提高產率
在50℃～80℃時，硫酸亞鐵的溶解度較大，有利于溶解的更多，提高產率
．
（2）寫出加入適量NaOH溶液時發生反應的化學方程式
2NaOH+FeSO4═Fe（OH）2↓+Na2SO4
2NaOH+FeSO4═Fe（OH）2↓+Na2SO4
．
（3）上述過程中，要控制“通一定量空氣”的目的是
控制Fe（OH）2轉化為Fe（OH）3的量
控制Fe（OH）2轉化為Fe（OH）3的量
．
（4）要使四氧化三鐵的產率最高，則上述流程中產生的Fe（OH）
2和Fe（OH）
3的最佳質量比為
90：214
90：214
．
（5）副產品P是硫酸鈉，由溶液N獲得該副產品的操作順序是b→
c
c
→
a
a
→d．
a．過濾 b．加熱濃縮 c．冷卻結晶 d．晶體加熱至完全失去結晶水
[組成確定]為確定用以上方法制得的四氧化三鐵中可能含有的雜質，同學們又進行了下列實驗探究．
[查閱資料]
資料一：難溶性堿受熱時能分解產生金屬氧化物和水（反應中各種元素的化合價不變）；
資料二：Fe
2O
3和CO反應是隨溫度升高而逐步進行的，先生成Fe
3O
4，再生成FeO（黑色），最后生成Fe；
[提出猜想]Fe
3O
4中可能含有的雜質是Fe
2O
3和FeO中的一種或兩種．
[實驗設計]同學們稱取了23.28g該Fe
3O
4樣品進行了下列實驗：
[實驗分析]因探究思路不同，興趣小組分成甲、乙兩小組．
甲組：
（1）該組同學欲通過B裝置反應前后的質量變化來計算確認該Fe
3O
4樣品中的雜質．
B中的最佳試劑是
②
②
（填序號）
①澄清石灰水 ②氫氧化鈉濃溶液 ③稀鹽酸 ④水
（2）上述實驗過程中，CO氣體除作為反應物外，能起到的作用是：
①實驗開始時，排盡裝置中的空氣，防止
防止爆炸
防止爆炸
；
②停止加熱后，繼續通CO氣體，防止
防止生成物被氧化
防止生成物被氧化
，以及B中的溶液倒吸入A中；
在本實驗中，CO氣體還能起到的作用是③
讓二氧化碳全部進入B瓶中
讓二氧化碳全部進入B瓶中
．
（3）尾氣如何處理？
點燃
點燃
．
乙組：
利用儀器測定并繪制成反應過程中A裝置中玻璃管內的固體質量隨溫度的變化曲線（如圖）
（1）寫出BC段發生反應的化學方程式：
；
（2）通過分析計算確定：該Fe
3O
4樣品中含有的雜質是
Fe2O3
Fe2O3
．（不需要寫過程）
一課一練課時達標系列答案
