Question

(9分)地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和海洋中，工業上主要是從含有金屬元素并有開采價值的礦石中提煉金屬。
（1）赤鐵礦在自然界中儲藏豐富，其主要成分的化學式是            。
（2）磁鐵礦的主要成分是Fe₃O₄。在Fe₃O₄中存在兩種不同價態的鐵離子，其中1/3是Fe²⁺，2/3是Fe³⁺。請寫出Fe₃O₄與鹽酸反應的化學方程式                                       。
（3）工業上主要采用高爐煉鐵，常用到的原料有鐵礦石、焦碳、石灰石和空氣。其中，焦碳的作用是                                                。(僅答一點)
（4）由于鐵的氧化物中Fe₃O₄和FeO均為黑色，實驗室用CO還原Fe₂O₃得到的鐵中是否會含有Fe₃O₄和FeO，某同學設計了下列探究實驗。
資料：FeCl₃溶液與鐵發生的反應是2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，但FeCl₃溶液不與Fe₃O₄、FeO反應；含有Fe³⁺的鹽溶液遇到KSCN溶液時變成紅色，利用該反應可檢驗Fe³⁺的存在。
【提出問題】CO還原Fe₂O₃得到黑色產物的成分是什么?
【猜 想】
猜想l：Fe           猜想2：Fe和Fe₃O₄；
猜想3：Fe和FeO；   猜想4:                         。
【實驗探究】限選試劑：C0、鹽酸、澄清石灰水、KSCN溶液、FeCl₃溶液。

實驗操作	實驗現象	實驗結論
Ⅰ取少量黑色產物加入到裝有足量FeCl3溶液的燒杯中，充分反應后過濾，對過濾所得固體用蒸餾水洗滌。	黑色固體部分溶解。	猜想2和4都 不成立。
Ⅱ                                                          ，                                              。	黑色固體全部溶解，溶液 不變紅色。
Ⅲ另取少量黑色產物裝入玻璃管中，通入C0，一段時間后加熱，并將反應后的氣體通入裝有一定量的                    的燒杯中。	。	猜想l不成立， 猜想3成立。

Answer 1

（1）Fe₂O₃   （2）Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O
（3）生成用于還原鐵礦石的還原性物質CO（或提供煉鐵需要的熱量）
（4）【猜想】猜想4：Fe、Fe₃O₄和FeO
【實驗探究】①取第Ⅰ步過濾所得固體裝入試管中，加入足量的鹽酸，隨后滴入幾滴（或少量）KSCN溶液 ②澄清石灰水 ③澄清石灰水變渾濁

試題分析：（1）赤鐵礦的主要成分為氧化鐵，其化學式是Fe₂O₃。
（2）根據題意可知：反應物為Fe₃O₄和鹽酸；生成物中氯化亞鐵和氯化鐵的化學計量數之比為1：2，同時反應還會生成水。所以化學方程式為Fe₃O₄+8HCl= FeCl₂+2FeCl₃ +4H₂O。
（3）高爐煉鐵中焦碳的作用是1、提供煉鐵需要的熱量；2、生成用于還原鐵礦石的還原性物質CO。
（4）【猜想】固體還可能是Fe、Fe₃O₄和FeO的混合物。
Ⅰ中黑色固體部分溶解，說明其中含一部分鐵。結合結論“猜想2和4都不成立”可說明Ⅱ的目的是驗證四氧化三鐵不存在。所以操作可為：取第Ⅰ步過濾所得固體裝入試管中，加入足量的鹽酸，隨后滴入幾滴（或少量）KSCN溶液。由于觀察到溶液不變紅色，可說明Fe³⁺的鹽溶液不存在，即可說明四氧化三鐵不存在。
Ⅲ中結論為：猜想l不成立，猜想3成立。由于上面的操作中已經說明鐵的存在，所以此操作只需要驗證氧化亞鐵的存在即可。由于FeO可與C0反應生成二氧化碳，二氧化碳可使澄清石灰水變渾濁。所以操作可為：另取少量黑色產物裝入玻璃管中，通入C0，一段時間后加熱，并將反應后的氣體通入裝有一定量的澄清石灰水的燒杯中。當觀察到澄清石灰水變渾濁，即可說明氧化亞鐵的存在。所以結論為猜想l不成立，猜想3成立。