Question

【題目】（9分）某研究性小組在實驗室中模擬煉鐵化學原理的實驗。實驗前查閱有關資料，獲得以下信息：一氧化碳還原氧化鐵的實驗過程中固體產物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵粉，三種物質均為黑色，其中四氧化三鐵、鐵粉能被磁鐵吸引。

在一定溫度下，該小組同學用下圖所示的實驗裝置進行一氧化碳還原純凈的氧化鐵的實驗。

（1）在上述實驗裝置（已檢查氣密性）中加好藥品、連接好儀器后進行的第一步操是 。

（2）實驗開始時，右側試管中發生反應的化學方程式為 。

（3）從環保角度看，該小組設計的實驗裝置有不足之處，你認為該如何改進？ 。

（4）實驗中觀察到玻璃管內固體由紅棕色全部變為黑色。將反應后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發現黑色固體全部能被吸引，則該黑色固體中不可能含有 （填化學式）。

（5）取上述研磨后的黑色固體20g，設計如下實驗：

根據上述實驗結果，判斷20g黑色固體的成分是 （填化學式）。

（6）若要從以上探究所得FeSO4、CuSO4的混合溶液中回收銅和硫酸亞鐵晶體，可設計如下實驗方案：

步驟①中，金屬X是 ，發生反應的化學方程式為 ；步驟②中，加入過量稀硫酸的目的是 。

Answer 1

【答案】（1）通入CO （2）CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O（3）點燃尾氣（4）FeO

（5）Fe;Fe3O4 （6） Fe; Fe + CuSO4=FeSO4 + Cu; 除去過量的鐵

【解析】

試題分析：（1）CO與空氣混合加熱時有可能發生爆炸，所以加熱前要先通入CO，將玻璃管中的空氣排凈。（2）生成的二氧化碳能與石灰水發生反應，化學方程式為：CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O；（3）從環保角度看，一氧化碳有毒，尾氣可以將其點燃或收集，防止污染環境。（4）FeO不能被磁鐵吸引，故不可能含有FeO ；（5）向黑色固體中加入硫酸銅溶液后，濾液中含硫酸亞鐵，說明黑色固體中含有鐵；加入足量硫酸銅后過濾，得到黑色固體和紅色固體，可知黑色固體中含有四氧化三鐵，因此判斷20克黑色固體中的成分是鐵和四氧化三鐵。（6）加入過量的鐵，將硫酸銅中的銅全部置換出來，在金屬混合物中含有剩余的鐵和置換出的銅，再加入稀硫酸，除去過量的鐵，得到銅。則X為鐵，發生反應為Fe + CuSO4=FeSO4 + Cu。