Question

【題目】我國是一個鋼鐵大國，鋼鐵產量為世界第一。某化學實驗小組的同學用下面的裝置在實驗室中模擬煉鐵。請你和他們一起完成相關探究。

（1）操作順序是實驗成敗的關鍵，對于該實驗，應______________________（填“先通入一氧化碳”或“先點燃酒精燈”）。

（2）反應中可觀察到粗玻璃管內的實驗現象為__________________，寫出該反應的化學方程式__________________________________________________。

（3）產物的檢驗：

①初步檢驗：甲同學想對反應后的產物進行初步檢驗，請你幫他想出一個物理方法：______。

②進一步驗證：乙同學想用化學方法對產物進一步驗證，他將反應后的黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液中，發現只有部分變成紅色。請寫出生成紅色物質的化學方程式：____________。

（4）質疑與探究：

①乙同學對產物的成分產生了質疑，查閱相關資料之后得知，一氧化碳還原氧化鐵是一個逐漸的過程。

首先是Fe2O3被還原為Fe3O4：3Fe2O3 + CO2Fe3O4 + CO2。

然后是Fe3O4被還原為FeO：CO + Fe3O4______ + CO2。

最后是FeO被還原為Fe：FeO + CO Fe + CO2

②通過以上分析，甲乙兩位同學對反應后黑色固體的成分進行了猜想：

已知：FeO、Fe3O4均為黑色，且Fe3O4有磁性。FeO、Fe3O4都不與硫酸銅溶液反應。

猜想一：Fe與Fe3O4； 猜想二：Fe與FeO； 猜想三：Fe與Fe3O4和FeO。

③為了對產物固體的成分進行更客觀的分析，甲乙同學將所做實驗整理如下：

實驗內容	實驗現象	實驗結論
將反應后得到的黑色粉末 用磁鐵吸引	_____________	猜想一成立
將反應后得到的黑色粉末 加入足量的硫酸銅溶液中	_____________

④實驗反思：為了提高鐵的產率，應適當_______（填“降低”或“提高”）反應溫度。

Answer 1

【答案】 先通入一氧化碳 由紅棕色變成黑色 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 能被磁鐵吸引 Fe＋CuSO4=FeSO4+Cu 3FeO 全部被吸引 部分變紅 提高

【解析】（1）一氧化碳具有可燃性，加熱前一定要先通入一氧化碳氣體，然后給玻璃管加熱，完全反應后停止加熱，為防止生成的鐵又被氧化，要再通一會一氧化碳；(2). 反應現象：由紅棕色變成黑色 ；(3). Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 (4). 反應后得到的黑色粉末用磁鐵吸引，可發現黑色粉末能被磁鐵吸引； (5). 金屬活動順序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au，金屬的活動性越強。位置靠前的金屬能將位于其后的金屬從它的鹽溶液中置換出來。所以鐵與硫酸銅溶液反應生成銅和硫酸亞鐵，反應方程式為：Fe＋CuSO4=FeSO4+Cu ； (6). 據質量守恒定律可知反應前后原子的種類個數不變，所以應填3FeO；(7). Fe與Fe3O4都能被磁鐵吸引，所以如猜想一成立，現象是全部被吸引； (8). 鐵能與硫酸銅反應，但是四氧化三鐵不能與硫酸銅反應，所以固體部分變紅； (9). 由題中信息可知提高溫度，有利于固體生成物都成為鐵。