（2011?丹陽市二模）某興趣小組在復(fù)習(xí)鐵的冶煉時(shí)，在參考資料上發(fā)現(xiàn)以下一段文字：已知在不同的溫度下，CO與鐵的氧化物反應(yīng)能生成另一種鐵的氧化物（或鐵單質(zhì)）和CO
2．他們不禁產(chǎn)生了疑問：書本119頁的實(shí)驗(yàn)中，CO與Fe
2O
3反應(yīng)生成的黑色物質(zhì)真的是Fe粉嗎？于是他們進(jìn)行了以下探究．
【查閱資料】
資料一：Fe粉和Fe
3O
4粉末能被磁鐵吸引而FeO（黑色）不能；
資料二：Fe
3O
4中鐵元素有+2、+3兩種化合價(jià)，其化學(xué)式可用FeO?Fe
2O
3 的形式表示；
【提出猜想】黑色物質(zhì)可能是Fe
3O
4、FeO和Fe粉中的一種或幾種．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】興趣小組收集了CO與Fe
2O
3反應(yīng)生成的黑色物質(zhì)進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：
|
實(shí)驗(yàn)方案 |
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
| 甲 |
取少量黑色物質(zhì)用磁鐵吸引 |
黑色物質(zhì)全部被磁鐵吸引 |
| 乙 |
取少量黑色物質(zhì)加入30%熱的鹽酸中 |
無氣泡、溶液顏色變成黃綠色 |
| 丙 |
取少量黑色物質(zhì)加入硫酸銅溶液中 |
無任何現(xiàn)象 |
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）甲實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明黑色物質(zhì)中沒有
FeO
FeO
，乙、丙實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明黑色物質(zhì)中沒有
Fe
Fe
；
（2）生成的黑色物質(zhì)應(yīng)為Fe
3O
4；
（3）寫出黑色粉末和熱的鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式
Fe3O4+8HCl═FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl═FeCl2+2FeCl3+4H2O
；
【拓展探究】同學(xué)們對(duì)Fe
3O
4產(chǎn)生了興趣，從參考資料中找到了氧化沉淀法生產(chǎn)復(fù)印用高檔Fe
3O
4粉的工藝流程簡圖．
【生產(chǎn)流程】
【查閱資料】
資料一：硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度如下表所示：
| 溫度/℃ |
0 |
10 |
30 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
| 溶解度/g |
14.0 |
17.0 |
25.0 |
33.0 |
35.3 |
33.0 |
30.5 |
27.0 |
資料二：Fe（OH）
2受氧氣氧化反應(yīng)原理為：4Fe（OH）
2+2H
2O+O
2=4Fe（OH）
3資料三：獲得Fe
3O
4的反應(yīng)原理為：Fe（OH）
2+2Fe（OH）
3Fe
3O
4+4H
2O
【問題討論】
（1）溶解時(shí)，用50℃至80℃的熱水目的是
在50℃～80℃時(shí)，硫酸亞鐵的溶解度較大，有利于溶解的更多，提高產(chǎn)率
在50℃～80℃時(shí)，硫酸亞鐵的溶解度較大，有利于溶解的更多，提高產(chǎn)率
．
（2）寫出加入適量NaOH溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
2NaOH+FeSO4═Fe（OH）2↓+Na2SO4
2NaOH+FeSO4═Fe（OH）2↓+Na2SO4
；
（3）上述過程中，要控制“通一定量空氣”的目的是
控制Fe（OH）2轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3的量[或防止Fe（OH）2完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3]
控制Fe（OH）2轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3的量[或防止Fe（OH）2完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3]
．
（4）要使四氧化三鐵的產(chǎn)率最高，則上述流程中產(chǎn)生的Fe（OH）
2和Fe（OH）
3的最佳質(zhì)量比為
90：214（或45：107）
90：214（或45：107）
．
（5）副產(chǎn)品P是硫酸鈉，由溶液N獲得該副產(chǎn)品的操作順序是b→
c
c
→
a
a
→d．
a．過濾 b．加熱濃縮 c．冷卻結(jié)晶 d．晶體加熱至完全失去結(jié)晶水
【組成確定】為確定用以上方法制得的四氧化三鐵中可能含有的雜質(zhì)，同學(xué)們又進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)探究．
【查閱資料】
資料一：難溶性堿受熱時(shí)能分解產(chǎn)生金屬氧化物和水（反應(yīng)中各種元素的化合價(jià)不變）；
資料二：Fe
2O
3和CO反應(yīng)是隨溫度升高而逐步進(jìn)行的，先生成Fe
3O
4，再生成FeO（黑色），最后生成Fe；
【提出猜想】Fe
3O
4中可能含有的雜質(zhì)是Fe
2O
3和FeO中的一種或兩種．
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】同學(xué)們稱取了23.28g該Fe
3O
4樣品進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：
【實(shí)驗(yàn)分析】因探究思路不同，興趣小組分成甲、乙兩小組．
甲組：
（1）該組同學(xué)欲通過B裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化來計(jì)算確認(rèn)該Fe
3O
4樣品中的雜質(zhì)．B中的最佳試劑是_
②
②
（填序號(hào)）．
①澄清石灰水 ②氫氧化鈉濃溶液 ③稀鹽酸 ④水
（2）上述實(shí)驗(yàn)過程中，CO氣體除作為反應(yīng)物外，還能起到的作用是：①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；②停止加熱后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；③
將裝置中的CO2送入NaOH溶液中
將裝置中的CO2送入NaOH溶液中
．
（3）乙組同學(xué)認(rèn)為B裝置反應(yīng)前后的
質(zhì)量差會(huì)偏小而影響計(jì)算、分析，你認(rèn)為他們的理由是
CO從B中溶液里逸出時(shí)會(huì)帶出部分水蒸氣
CO從B中溶液里逸出時(shí)會(huì)帶出部分水蒸氣
．
乙組：
利用儀器測定并繪制成反應(yīng)過程中A裝置中玻璃管內(nèi)的固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線（右圖）．
（1）寫出BC段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：
．
（2）通過計(jì)算確定：該Fe
3O
4樣品中含有的雜質(zhì)是
Fe2O3
Fe2O3
，其中含F(xiàn)e
3O
4的質(zhì)量是
20.88
20.88
g．（不需要寫過程）
文敬圖書課時(shí)先鋒系列答案
