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(yè)上主要是從含有金屬元素并有開采價(jià)值的礦石中提煉金屬。

（1）赤鐵礦在自然界中儲(chǔ)藏豐富，其主要成分的化學(xué)式是 。

（2）磁鐵礦的主要成分是Fe3O4。在Fe3O4中存在兩種不同價(jià)態(tài)的鐵離子，其中1/3是Fe2+，2/3是Fe3+。請(qǐng)寫出Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（3）工業(yè)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(diǎn))

（4）由于鐵的氧化物中Fe3O4和FeO均為黑色，實(shí)驗(yàn)室用CO還原Fe2O3得到的鐵中是否會(huì)含有Fe3O4和FeO，某同學(xué)設(shè)計(jì)了下列探究實(shí)驗(yàn)。

資料：FeCl3溶液與鐵發(fā)生的反應(yīng)是2FeCl3+Fe=3FeCl2，但FeCl3溶液不與Fe3O4、FeO反應(yīng)；含有Fe3+的鹽溶液遇到KSCN溶液時(shí)變成紅色，利用該反應(yīng)可檢驗(yàn)Fe3+的存在。

【提出問題】CO還原Fe2O3得到黑色產(chǎn)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(shí)驗(yàn)探究】限選試劑：C0、鹽酸、澄清石灰水、KSCN溶液、FeCl3溶液。

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
Ⅰ取少量黑色產(chǎn)物加入到裝有足量FeCl3溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后過濾，對(duì)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(chǎn)物裝入玻璃管中，通入C0，一段時(shí)間后加熱，并將反應(yīng)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(zhì)CO（或提供煉鐵需要的熱量）

（4）【猜想】猜想4：Fe、Fe3O4和FeO

【實(shí)驗(yàn)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

【解析】

試題分析：（1）赤鐵礦的主要成分為氧化鐵，其化學(xué)式是Fe2O3。

（2）根據(jù)題意可知：反應(yīng)物為Fe3O4和鹽酸；生成物中氯化亞鐵和氯化鐵的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1：2，同時(shí)反應(yīng)還會(huì)生成水。所以化學(xué)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(zhì)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(jié)合結(jié)論“猜想2和4都不成立”可說明Ⅱ的目的是驗(yàn)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(jié)論為：猜想l不成立，猜想3成立。由于上面的操作中已經(jīng)說明鐵的存在，所以此操作只需要驗(yàn)證氧化亞鐵的存在即可。由于FeO可與C0反應(yīng)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(chǎn)物裝入玻璃管中，通入C0，一段時(shí)間后加熱，并將反應(yīng)后的氣體通入裝有一定量的澄清石灰水的燒杯中。當(dāng)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(jié)論為猜想l不成立，猜想3成立。

考點(diǎn)：科學(xué)探究