Question

【題目】【2014江蘇模擬】善于提出問題、探究問題和解決問題是學好化學的重要的方法．某同學在學習鐵及其化合物知識時提出了下列問題：

問題1：鐵為何稱為黑色金屬？

問題2：經查證，氧化性：Fe2O3＞Fe3O4＞FeO，用CO還原氧化鐵得到的黑色固體一定是單質鐵嗎？有沒有生成Fe3O4或FeO的可能？

問題3：Fe3+和SO32﹣之間可能發生的反應有：2Fe3++SO32﹣+H2O═2Fe2++SO42﹣+2H+（氧化還原反應），2Fe3++3SO32﹣+6H2O═2Fe（OH）3（膠體）+3H2SO3（水解反應）．實際反應究竟是哪一個？

（1）對于問題1，同學們上網查尋，有兩種解釋：

A．因為在鐵表面上有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬．

B．因為鐵的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以叫黑色金屬．

①你認為正確的說法是 ；

②有一黑色粉末，可能是鐵粉、Fe3O4粉末、FeO粉末中的一種，請你設計一種實驗方案進行檢驗 ；

（2）對于問題2，同學們 參觀了某鋼鐵廠，獲得了用SDTQ熱分析儀對CO與Fe2O3進行熱反應的有關數據，繪制成固體質量與反應溫度的關系曲線圖（見圖1）

①根據圖象分析，反應溫度500℃﹣600℃時殘留固體的成分是 ；

②寫出固體質量由43.2 g變為33.6 g時的化學方程式 ；

③已知：酒精燈火焰溫度為600℃左右，酒精噴燈火焰溫度高于800℃．鋼鐵廠有含鐵、Fe2O3、Fe3O4、FeO的混合粉末，某同學為了幫助鋼鐵廠測定其含鐵元素的質量分數，稱取m1g樣品，設計了如圖2所示的實驗裝置進行實驗，當鐵的氧化物全部還原為鐵時，在CO的保護下冷卻，稱得殘留固體的質量為m2g．實驗時應選擇 燈加熱，判斷鐵的氧化物全部還原為鐵的方法是 ．該裝置還有沒有缺陷？如果有，請提出改進意見 （如沒有，該空不填）；

（3）對于問題3，同學們進行了實驗探究：取5 mL FeCl3溶液于試管中，逐滴加入Na2SO3液至過量，觀察到溶液顏色由黃色逐漸變為紅褐色，無氣泡產生，無沉淀生成，但有丁達爾現象．取紅褐色液體少許，逐滴加入稀鹽酸至過量，加入BaCl2溶液，有少量白色沉淀生成．據此實驗現象，你得出的結論是 。

Answer 1

【答案】（1）①A ②取少量樣品加入稀鹽酸，產生氣泡，說明是鐵，若沒有產生氣泡，繼續滴加KSCN溶液，若溶液變血紅色，說明是Fe3O4，沒有變血紅色說明是FeO

（2）①Fe3O4、FeO ②FeO+COFe+CO2 ③酒精噴燈；最后兩次稱量質量差小于0.1g；在排放尾氣的導氣管口放一盞燃著的酒精燈

（3）兩個反應均發生

【解析】（1）①鐵是在高溫下煉制成，高溫下會和空氣中的氧氣反應生成四氧化三鐵或氧化鐵，顏色都是黑色氧化物，氧化鐵是紅色氧化物時常溫下緩慢氧化或電話腐蝕生成得到，故答案為A；

②金屬鐵能與稀鹽酸反應放出氫氣，鐵離子能使KSCN溶液顯血紅色，故驗證方法是：取少量樣品加入稀鹽酸，產生氣泡，說明是鐵，若沒有產生氣泡，繼續滴加KSCN溶液，若溶液變血紅色，說明是Fe3O4，沒有變血紅色說明是FeO；

（2）①根據氧化性Fe2O3＞Fe3O4＞FeO可知，與CO發生反應時，Fe2O3優先反應，然后Fe3O4反應，最后FeO反應，根據圖象曲線可知，加熱到400﹣500℃Fe2O3逐漸反應，到500℃時Fe2O3反應完全，此時固體混合物為Fe3O4、FeO；

②固體質量由43.2g變為33.6g時，對應溫度為700﹣800℃，此時Fe2O3、Fe3O4已經反應完全，FeO開始與CO反應，反應的化學方程式為：FeO+COFe+CO2；

③酒精燈火焰溫度為600℃左右，酒精噴燈火焰溫度高于800℃，而該反應需要加熱到800℃，所以只能選用酒精噴燈加熱；當最后兩次稱量質量差小于0.1g，則氧化物全部還原為鐵；由于反應中用到的還原劑CO有毒，不能直接排放，應該在排放尾氣的導氣管口放一盞燃著的酒精燈，將多余的CO氣體通過燃燒除掉；

（3）用稀釋的FeCl3和Na2SO3溶液實驗，觀察到溶液顏色由黃色逐漸變為紅褐色，無氣泡產生，無沉淀生成，但有丁達爾現象，證明有氫氧化鐵膠體生成，取紅褐色液體少許，逐滴加入稀鹽酸至過量，加入BaCl2溶液，有少量白色沉淀生成，證明了Fe3+與SO32﹣發生氧化還原反應生成SO42﹣，故氧化還原反應和雙水解反應是同時進行的。