Question

【題目】鐵是日常生活中最常見(jiàn)的金屬，某班同學(xué)在學(xué)習(xí)鐵的知識(shí)時(shí)，有下列問(wèn)題：

問(wèn)題1：鐵為何稱為黑色金屬？

問(wèn)題2：CuO在高溫下可分解為 Cu2O和O2，Fe2O3在高溫下可分解為FeO和O2嗎？

(1)對(duì)于問(wèn)題1，同學(xué)們上網(wǎng)查找，有兩種解釋：

A．因?yàn)樵阼F表面上有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬

B．因?yàn)殍F的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以叫黑色金屬

①你認(rèn)為正確的說(shuō)法是__________。

②若有一黑色粉末，如何鑒別是鐵粉，還是Fe3O4？______________________________________。

③若有一黑色粉末，為鐵和四氧化三鐵的混合物，如何證明其中有Fe3O4(只要求簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)方法)？____________________________________。

(2)對(duì)于問(wèn)題2，同學(xué)們準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)探究，他們?cè)O(shè)想了兩種方法：

A．將三氧化二鐵高溫灼燒，看灼燒前后顏色是否變化。

B．將三氧化二鐵高溫灼燒，看灼燒前后質(zhì)量是否變化。

①實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將Fe2O3放在__________(填儀器名稱)中灼燒。

②方法A中，如果高溫灼燒后顏色由__________變?yōu)?/span>__________，說(shuō)明Fe2O3確實(shí)發(fā)生了變化。能說(shuō)明生成的一定為FeO嗎？__________，理由是________________________。

③方法B中，如果發(fā)生了預(yù)期的反應(yīng)，固體高溫灼燒前后質(zhì)量比應(yīng)為________，但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果固體灼燒前后質(zhì)量比為30∶29，則高溫灼燒后生成物是____________________。

④比較兩種方法，你認(rèn)為較好的方法是__________。

Answer 1

【答案】A 取黑色粉末少許于試管中，加適量稀鹽酸或稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生則原黑色粉末為鐵，若無(wú)氣泡產(chǎn)生則原粉末為Fe3O4 用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應(yīng)，用無(wú)水硫酸銅檢測(cè)是否有水產(chǎn)生(或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應(yīng)，用澄清石灰水檢測(cè)是否有CO2產(chǎn)生) 坩堝 紅棕色 黑色 不能 也可能為Fe3O4 Fe3O4 B

【解析】

(1)鐵是在高溫下煉制而成，高溫下鐵會(huì)和空氣中的氧氣反應(yīng)生成四氧化三鐵或氧化亞鐵，顏色都是黑色氧化物，氧化鐵是紅色氧化物，常溫下緩慢氧化或電化學(xué)腐蝕生成得到；氧化鐵為紅色，四氧化三鐵為黑色，四氧化三鐵為磁性氧化物，能吸引鐵，黑色粉末為鐵和四氧化三鐵的混合物，定性證明其中含有Fe3O4的方法是利用四氧化三鐵具有磁性或與酸反應(yīng)是否生成氣體分析設(shè)計(jì)；

③根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)前后固體的質(zhì)量來(lái)分析；

(2)①Fe2O3固體灼燒應(yīng)在坩堝中進(jìn)行；

②將三氧化二鐵高溫灼燒，Fe2O3確實(shí)發(fā)生了變化，依據(jù)氧化物顏色變化分析，氧化鐵被還原生成產(chǎn)物可能為黑色氧化亞鐵或四氧化三鐵；

③依據(jù)分解生成氧化亞鐵、四氧化三鐵反應(yīng)前后質(zhì)量不同分析計(jì)算；

④B方案能通過(guò)定量計(jì)算分析判斷生成物，A方案固體顏色變化不容易觀察和判斷。

(1)①A. 在高溫下得到的鐵的表面氧化物有黑色四氧化三鐵或氧化亞鐵，所以鐵為黑色金屬，A正確；

B. 因鐵的氧化物Fe2O3顏色為紅棕色不是黑色，四氧化三鐵為黑色，B錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是A；

②由于四氧化三鐵為磁性氧化物，能吸引鐵，則利用一小塊鐵片靠近黑色粉末，粉末被吸在鐵片上，證明有四氧化三鐵，若不能吸引，則粉末為鐵粉；或取黑色粉末少許于試管中，加適量稀鹽酸或稀硫酸，有氣泡產(chǎn)生的原黑色粉末為鐵，若無(wú)氣泡產(chǎn)生則原粉末為Fe3O4；

③若有一黑色粉末為鐵和四氧化三鐵的混合物，證明其中有Fe3O4，可以用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應(yīng)，用無(wú)水硫酸銅檢測(cè)有水產(chǎn)生；或用純凈的CO與與黑色粉末加熱反應(yīng)，用澄清石灰水檢測(cè)有CO2產(chǎn)生即可；

(2)①Fe2O3固體灼燒應(yīng)在坩堝中進(jìn)行；

②將Fe2O3高溫灼燒，固體顏色會(huì)有紅棕色變?yōu)楹谏�，依�?jù)氧化物顏色變化分析，Fe2O3被還原生成產(chǎn)物可能為黑色FeO或Fe3O4，顏色都是從紅棕色變化為黑色，因此不能說(shuō)明生成的一定為FeO，也可能為Fe3O4；

③若發(fā)生反應(yīng)：2Fe2O34FeO+O2↑，灼燒前后的質(zhì)量之比為10：9；發(fā)生反應(yīng)：6Fe2O3 4Fe3O4+O2↑，灼燒前后的質(zhì)量之比是30：29。現(xiàn)在該實(shí)驗(yàn)結(jié)果固體灼燒前后質(zhì)量比為30∶29，因此髙溫灼燒后生成的固體物質(zhì)是四氧化三鐵，即發(fā)生反應(yīng)最后的分解產(chǎn)物是Fe3O4；

④B方案能通過(guò)定量計(jì)算分析判斷生成物，A方案固體顏色變化不容易觀察和判斷，故比較好的方法是方法B。