Question

某小组在实验室利用如下装置进行实验:I.CO还原Fe₂O₃;II.探究产物成分。

I.CO还原Fe₂O₃

(1)检查装置气密性、添加药品、连接装置，接下来的操作是__________(填序号);

a.先通一氧化碳;b.先点燃酒精喷灯加热

(2)写出该条件下CO还原Fe₂O₃的化学方程式:___________。

(3)上图装置中不足之处是_________。

II.探究产物成分

(4)对黑色产物的成分进行探究:

①经查阅资料可知，在不同温度下，该还原反应的过程如下:

②已知Fe₃O₄、FeO 与稀盐酸反应不会产生气泡，与CuSO₄溶液不反应。

提出问题:反应后所得黑色固体的成分?

提出猜想:关于黑色固体组成有很多种可能，现针对其中三种合理猜想进行探究

①Fe₃O₄和FeO

②_____和______(写化学式)

③Fe .

实验验证过程如下:

操作	反应现象	化学方程式
步骤1:取少量黑色固体于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡。	固体:黑色固体完全消失; 液体:由无色变为浅绿色; 气体:有气泡产生。	_________，
步骤2:取少量黑色固体于试管中，滴加足量CuSO4溶液，振荡。	固体: 黑色固体完全消失，________， 液体:______。	Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

得出结论:猜想_____________________是正确的(选填“①”或“②”或“③”);

(5)称重分析:由以上实验可知，若有纯净Fe₂O₃ (相对分子质量为160) 样品16g， 通入CO完全反应(到固体质量不再减少)，剩余固体质量为_________g。

Answer

a 未对CO尾气进行处理 FeO Fe Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 有红色固体析出 溶液由蓝色变为浅绿色 ③ 11.2

【解析】

（1）使用一氧化碳还原氧化铁，正确的实验步骤是：检查装置气密性、添加药品、连接装置、通入一氧化碳一段时间、加热。故答案为：a；

（2）一氧化碳在高温下还原氧化铁，生成铁和二氧化碳。故答案为：；

（3）实验室使用一氧化碳还原氧化铁时，一氧化碳要先通入一段时间，而一氧化碳有毒，且会污染大气。所以应该在实验装置尾部增添一个尾气处理装置。故答案为：缺少尾气处理装置；

（4）高温下生成的黑色固体可能是Fe3O4、FeO，或者FeO、Fe，或Fe。现取少量黑色固体于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡。发现黑色固体完全消失，溶液由无色变为浅绿色，有气泡产生。而根据题干材料可知，Fe3O4、FeO 与稀盐酸反应不会产生气泡。则黑色固体中一定包括铁。铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。取少量黑色固体于试管中，滴加足量CuSO4溶液，振荡。发现黑色固体全部消失，则说明该黑色粉末和硫酸铜完全反应。而根据题干分析可知，Fe3O4、FeO与CuSO4溶液不反应。则可以说明，该黑色粉末全部都是铁单质。铁和硫酸铜反应，溶液有蓝色变为浅绿色，铁丝表面有红色固体析出。故答案为：FeO、Fe、Fe+2HCl=FeCl2+H2↑、有红色固体析出、溶液由蓝色变为浅绿色、③；

（5）通过实验分析可知，剩余固体是铁单质。则设剩余固体的质量为x。

，解得x=11.2g。

故答案为：11.2g。