Question

【題目】某研究性學習小組利用下圖裝置進行一氧化碳還原氧化鐵的實驗。

回答下列問題：

（1）實驗開始時，首先應___________________；實驗中通入CO2的作用：①排出裝置內的空氣，②____________________（用化學方程式表示）。

（2）寫出一氧化碳還原氧化鐵的化學反應方程式_________________，該反應____（選填“是”或“否”）置換反應。

（3）丁處試劑瓶中發生的主要反應的化學方程式____________________。

（4）對該裝置你認為下列說法正確的是___________（選填序號）。

a.丙處試管可防止液體倒吸 b.該裝置的不足之處是未進行尾氣處理

（5）當觀察到____________________________（填實驗現象），停止加熱，待冷卻后，用磁鐵吸引硬質玻璃管中的黑色粉末，黑色粉末被吸起。小軍同學說，該黑色粉末是鐵。小明說，該黑色粉末不一定是鐵。于是，他們對生成的黑色粉末進行探究。查閱資料：

① CO還原Fe2O3的產物與反應溫度有關。

②Fe3O4為黑色粉末，能與鹽酸反應，含有Fe3+的鹽溶液遇到KSCN（硫氰化鉀）溶液時變成紅色，Fe(OH)2是一種白色沉淀，在空氣中易被氧氣氧化。進行實驗：

實驗操作	現 象
步驟一：取黑色粉末加入鹽酸	溶解，無氣泡，溶液呈淺黃綠色
步驟二：取步驟一所得溶液，滴加KSCN溶液	溶液變紅
步驟二：再取步驟一所得溶液，加入足量的NaOH溶液	有紅褐色沉淀生成，同時還有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后面變成紅褐色

實驗結論：①黑色粉末是_________（填名稱）。

②寫出黑色粉末與鹽酸反應的化學方程式_________________________。

Answer 1

【答案】檢查裝置的氣密性 C + CO22CO Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 否 2NaOH+CO2=Na2CO3+ H2O a 紅棕色固體變成黑色 四氧化三鐵 Fe3O4+8HCl=2FeCl3+ FeCl2+4H2O

【解析】

（1）實驗開始時，首先要檢查裝置的氣密性；實驗中通入二氧化碳的作用，一是排出裝置內空氣，二是與炭粉反應生成一氧化碳。故填：檢查裝置的氣密性；C + CO22CO；

（2）一氧化碳與氧化鐵在高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，該反應的反應物是兩種化合物，所以不是置換反應。故填：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；否；

（3）丁處是生成的二氧化碳或原來未參加反應的二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水。故填：2NaOH+CO2=Na2CO3+ H2O；

（4）對該裝置：反應后若停止加熱則丁中的液體會被倒吸到丙處，不會被吸入熱的試管中，所以丙處試管可防止液體倒吸；由于丁裝置可吸收二氧化碳，同時可將一氧化碳貯存在瓶內，所以不需要加尾氣處理裝置。故填：a；

（5）氧化鐵為紅棕色固體，生成的鐵粉是黑色固體，當觀察到乙處的紅棕色固體全部變成黑色時，說明反應結束，此時停止加熱。故填：紅棕色固體變成黑色；

根據現象加鹽酸無氣泡，說明黑色粉末沒有鐵；加KSCN溶液，變紅則說明有Fe3+，另取溶液加氫氧化鈉溶液有白色沉淀生成，則說明有Fe2+，所以此黑色粉末是四氧化三鐵，四氧化三鐵與鹽酸反應時生成氯化鐵、氯化亞鐵和水。故填：四氧化三鐵；Fe3O4+8HCl=2FeCl3+ FeCl2+4H2O。