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固體逐漸由_________色變成__________色，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，發現只有部分變紅。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 + CO 2Fe3O4 + CO2。

然后是Fe3O4被還原為FeO：____________。

最后是FeO被還原為Fe：FeO + COFe + 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 紅棕 黑 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 用磁鐵吸引 Fe＋CuSO4=FeSO4+Cu Fe3O4+CO 3FeO+CO2 全部被吸引 部分變紅 提高

【解析】

（1）一氧化碳具有可燃性，為了防止爆炸，加熱前一定要先通入一氧化碳氣體，然后給玻璃管加熱；

（2）一氧化碳能把紅棕色的氧化鐵粉末還原成黑色的鐵粉，同時生成二氧化碳，化學反應式是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

（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，由于鐵可以被磁鐵吸引，物理方法：用磁鐵吸引觀察是否能被吸引；

②鐵可以與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，反應的化學方程式為：Fe＋CuSO4=FeSO4+Cu；

（4）①由題意可知：第二步反應的反應物是Fe3O4、CO，生成物是FeO、CO2，配平化學方程式，左邊填：Fe3O4+CO，右邊填：3FeO+CO2；

②Fe與Fe3O4都可以被磁鐵吸引，將反應后得到的黑色粉末用磁鐵吸引，如果全部被吸引，則說明猜想一成立；進一步證明，被吸引的是鐵還是鐵與四氧化三鐵的混合物，將反應后得到的黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液中，如果部分變紅，則說明猜想一成立；因此：

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	全部被吸引	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	部分變紅

④由于在600℃以上Fe2O3才逐步轉化為鐵，所以提高溫度有利于提高鐵的產率。