Question

在學習冶煉生鐵原理后，某校化學興趣小組的同學對鐵的氧化物的性質開展了探究活動．
（1）鐵的氧化物中除氧化鐵為紅棕色外，其余都為黑色．
（2）一氧化碳與鐵的氧化物在高溫條件下，都能發生類似于一氧化碳與氧化鐵的反應．
（3）鐵的氧化物中只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引．
（4）鐵的氧化物都能與鹽酸、稀硫酸反應且無氣體生成．
[實驗探究]
興趣小組的同學設計了下圖所示的實驗裝置，進行高溫條件下（酒精噴燈提供高溫）一氧化碳與四氧化三鐵反應的實驗．

[討論交流]第一小組有兩位同學在連接實驗裝置、檢查裝置氣密性、裝藥品、固定實驗裝置后，就實驗操作順序問題出現了分歧．
（1）小梅同學認為先通一段時間一氧化碳排凈空氣，然后再點燃酒精燈和酒精噴燈，小成同學覺得這樣做不好，他的理由是：

一氧化碳是有毒氣體，對空氣有污染

．
（2）小成同學主張先點燃酒精燈和酒精噴燈，然后再通一氧化碳，小梅同學又提出反對，她的理由是：

一氧化碳具有可燃性，與容器內的空氣混合，點燃后可能會發生爆炸

．
（3）老師認為他們的反對意見都有道理．請你幫助這兩位同學解決他們的困難，你的辦法是

先通入一段時間氮氣或稀有氣體，排凈玻璃管內的空氣，然后再點燃酒精燈

．
[實驗發現]
（1）第二小組同學通過實驗，觀察到

試管B中的石灰水變渾濁

，說明已發生化學反應生成了二氧化碳．
（2）玻璃管A中的粉末始終是黑色的．實驗完畢，待玻璃管A冷卻后，小斌同學用磁鐵在玻璃管A外壁移動，發現黑色粉末能被磁鐵吸引，小斌認為有金屬鐵生成．小明同學認為小斌的實驗不能證明有金屬鐵生成，理由是

四氧化鐵也能被磁鐵吸引

．
（3）小明同學將冷卻后的黑色粉末取出實驗，證明有金屬鐵生成，其實驗方法和現象是

取少量黑色粉末于試管中，向其中滴加稀鹽酸，產生氣泡，說明生成了金屬鐵

，化學方程式是

Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑

．在高溫條件下一氧化碳與四氧化三鐵反應的化學方程式是

4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂

．
第三小組取12g含有雜質的四氧化三鐵樣品（雜質不參加化學反應），通入足量的一氧化碳在高溫下充分反應后剩余8.8g固體，求樣品中四氧化三鐵的質量分數（寫出計算過程）．
[實驗反思]
（1）第四小組實驗未能正常進行，玻璃管A破裂了，其實驗失敗的操作是

玻璃管A沒有先預熱，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等

．
（2）常見的鐵礦石有：磁鐵礦（主要成分是Fe₃O₄）、赤鐵礦（主要成分是Fe₂O₃）、褐鐵礦（主要成分是Fe₂O₃?3H₂O）、菱鐵礦（主要成分是FeCO₃）、黃鐵礦（主要成分是FeS₂）．其中，理論上最適宜煉鐵的兩種礦石為

磁鐵礦和赤鐵礦

，理由是

含鐵量高，且沒有硫污染

．

Answer 1

分析：[實驗探究]
（1）一氧化碳有毒，擴散到空氣中能夠污染環境；
（2）一氧化碳具有可燃性，與空氣或與氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發生爆炸；
（3）可以用氮氣、或稀有氣體等化學性質不活潑的物質排盡裝置中的空氣；
[實驗發現]
（1）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（2）磁鐵能夠吸引鐵、四氧化三鐵；
（3）根據反應物、生成物、反應條件及其質量守恒定律可以書寫化學方程式；
根據化學方程式可以求出雜質的質量，進一步可以求出四氧化三鐵的質量，從而可以求出四氧化三鐵的質量分數；
[實驗反思]
（1）操作不當容易導致實驗失敗；
（2）選擇鐵礦石不但要考慮鐵的含量高低，也要考慮對環境的影響．

解答：解：【實驗探究】
[討論交流]
（1）向裝置中通入一氧化碳時，一氧化碳會擴散到空氣中，污染大氣．
故填：一氧化碳是有毒氣體，對空氣有污染．
（2）先點燃酒精燈和酒精噴燈，然后再通一氧化碳，如果一氧化碳和裝置中的空氣混合達到了一氧化碳的爆炸極限，會發生爆炸．
故填：一氧化碳具有可燃性，與容器內的空氣混合，點燃后可能會發生爆炸．
（3）可以先通入一段時間氮氣或稀有氣體，排凈玻璃管內的空氣，然后再點燃酒精燈．
故填：先通入一段時間氮氣或稀有氣體，排凈玻璃管內的空氣，然后再點燃酒精燈．
[實驗發現]
（1）如果試管B中的石灰水變渾濁，說明已發生化學反應生成了二氧化碳．
故填：試管B中的石灰水變渾濁．  
（2）因為鐵、四氧化三鐵都能夠被磁鐵吸引，所以黑色粉末能被磁鐵吸引，不能證明有鐵生成．
故填：四氧化鐵也能被磁鐵吸引．  
（3）為了證明是否有鐵生成，可以取少量黑色粉末于試管中，向其中滴加稀鹽酸，產生氣泡，說明生成了金屬鐵．
故填：取少量黑色粉末于試管中，向其中滴加稀鹽酸，產生氣泡，說明生成了金屬鐵．
鐵和稀鹽酸反應能生成氯化亞鐵和氫氣，一氧化碳和四氧化三鐵在高溫條件下反應能生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式分別為：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑、4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂．
故填：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；4CO+Fe₃O₄

高溫  .

3Fe+4CO₂．
【計算分析】
解：設樣品中雜質的質量為x．
4CO+Fe₃O₄ 

高溫  .

3Fe+4CO₂
     232       168
    12g-x     8.8g-x 

232

12g-x

=

168

8.8g-x

，
x=0.4g，
樣品中Fe₃O₄的質量分數為：

12g-0.4g

12g

×100%=96.7%；
答：樣品中四氧化三鐵的質量分數是96.7%．
【實驗反思】
（1）玻璃管A沒有先預熱，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等都可能導致玻璃管破裂．
故填：玻璃管A沒有先預熱，停止通一氧化碳后石灰水被吸入玻璃管A中等．
（2）磁鐵礦、赤鐵礦比褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦中的含鐵量高，并且沒有硫污染，所以適宜煉鐵的兩種礦石是磁鐵礦和赤鐵礦．
故填：磁鐵礦和赤鐵礦；含鐵量高，且沒有硫污染．

點評：化學實驗現象是化學實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結論的依據，掌握物質的性質和相互之間的反應關系，有助于提高觀察實驗、進行實驗的能力．所以，對化學實驗不僅要認真觀察，還應掌握設計實驗、觀察實驗現象的方法．