Question

【題目】我國(guó)是一個(gè)鋼鐵大國(guó)，鋼鐵產(chǎn)量為世界第一。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用下面的裝置在實(shí)驗(yàn)室中模擬煉鐵。請(qǐng)你和他們一起完成相關(guān)探究。

（1）操作順序是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，應(yīng)______________________（填“先通入一氧化碳”或“先點(diǎn)燃酒精燈”）。

（2）反應(yīng)中可觀察到粗玻璃管內(nèi)的固體逐漸由_________色變成__________色，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________。

（3）產(chǎn)物的檢驗(yàn)：

①初步檢驗(yàn)：甲同學(xué)想對(duì)反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行初步檢驗(yàn)，請(qǐng)你幫他想出一個(gè)物理方法：____。

②進(jìn)一步驗(yàn)證：乙同學(xué)想用化學(xué)方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)一步驗(yàn)證，他將反應(yīng)后的黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)只有部分變紅。請(qǐng)寫(xiě)出生成紅色物質(zhì)的化學(xué)方程式：_____。

（4）質(zhì)疑與探究：

①乙同學(xué)對(duì)產(chǎn)物的成分產(chǎn)生了質(zhì)疑，查閱相關(guān)資料之后得知，一氧化碳還原氧化鐵是一個(gè)逐漸的過(guò)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(guò)以上分析，甲乙兩位同學(xué)對(duì)反應(yīng)后黑色固體的成分進(jìn)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(yīng)。

猜想一：Fe與Fe3O4； 猜想二：Fe與FeO； 猜想三：Fe與Fe3O4和FeO。

③為了對(duì)產(chǎn)物固體的成分進(jìn)行更客觀的分析，甲乙同學(xué)將所做實(shí)驗(yàn)整理如下：

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
將反應(yīng)后得到的黑色粉末 用磁鐵吸引	________	猜想一 成立
將反應(yīng)后得到的黑色粉末 加入足量的硫酸銅溶液中	________

④實(shí)驗(yàn)反思：為了提高鐵的產(chǎn)率，應(yīng)適當(dāng)________（填“降低”或“提高”）反應(yīng)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?xì)怏w，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(shí)生成二氧化碳，化學(xué)反應(yīng)式是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

（3）產(chǎn)物的檢驗(yàn)：

①初步檢驗(yàn)：甲同學(xué)想對(duì)反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行初步檢驗(yàn)，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(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe＋CuSO4=FeSO4+Cu；

（4）①由題意可知：第二步反應(yīng)的反應(yīng)物是Fe3O4、CO，生成物是FeO、CO2，配平化學(xué)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(yīng)后得到的黑色粉末用磁鐵吸引，如果全部被吸引，則說(shuō)明猜想一成立；進(jìn)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(yīng)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(shuō)明猜想一成立；因此：

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
將反應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)化為鐵，所以提高溫度有利于提高鐵的產(chǎn)率。