Question

铁在自然界中以铁矿石形式分布很广。铁不仅年产量最高，且应用最为广泛。请回等下列问题：

（1）亮亮化学兴趣小组用下图所示装置进行一氧化碳还原氧化铁的模拟炼铁实验。

当玻璃管内固体粉来由红棕色全部变为黑色时停止加热。亮亮认为该黑色固体全部是铁：但同学小华提出了质疑，她将该黑色固体研磨后用磁铁吸引，发现全部被吸引。

（提供费料）a.Fe₂O₃是在一定温度下逐步失去其中的氧，依次生成Fe₃O₄、FeO和Fe

b.如表

镁及铁的氧化物	铁粉	氧化亚铁	氧化铁	四氧化三铁
颜色	黑	黑	红棕	黑
能否被磁铁吸引	能	否	否	能

c.酒精灯火焰的温度一般为400℃-700℃左右

（提出问题）该反应中生成的黑色物质是什么？

（大胆猜想）你认为黑色物质的组成可能是：

①_____；

②_____；

③_____；

（实验方案）④上图虚线右侧部分装置的作用是_____。

⑤在一定温度下，记录实验所得数据如下表所示，通过计算确定黑色固体物质的化学式为_____。

玻璃管质量	玻璃管-内盛固体
反应前质量	反应后质量
50.0g	56.0g	55.8g

（2）洋洋同学也找到一些铁锈样品进行实验视究，他所用的实验装置如图所示

⑥C处的化学反应方程式_____，待反应完成后，将所得黑色固体物质放入足量的稀硫酸中。小明认为该物质中并不含铁，他的依据是：_____。

⑦为了解释这一反常现象，他查到某炼铁厂对氧化铁和一氧化碳进行的热反应分析，根据相关的数据绘制图像如下。通过分析确定实验没有得到铁的主要原因是_____，你的改进方法是_____。

Answer

Fe Fe3O4 Fe和Fe3O4 吸收二氧化碳，收集一氧化碳防止其污染大气 Fe3O4 没有气泡产生 酒精灯提供温度低于反应生成Fe的温度 将酒精灯换成酒精喷灯

【解析】

高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳等物质，二氧化碳能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，一氧化碳不溶于水；一氧化碳燃烧生成二氧化碳；铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气。

该黑色固体研磨后用磁铁吸引，发现全部被吸引，说明黑色固体中不含有氧化亚铁和氧化铁，因此黑色物质的组成可能是：①铁，②四氧化三铁，③铁和四氧化三铁。

④如图虚线右侧部分装置的作用是吸收二氧化碳，收集一氧化碳。

⑤氧化铁质量是6.0g，如果黑色固体是铁，则铁的质量为：，如果黑色固体是四氧化三铁，则四氧化三铁质量为：，因为反应后黑色固体质量是5.8g，因此黑色固体是四氧化三铁（Fe3O4）。

⑥C处一氧化碳燃烧生成二氧化碳，反应的化学反应方程式为：；

待反应完成后，将所得黑色固体物质放入足量的稀硫酸中。小明认为该物质中并不含铁，他的依据是不产生气泡。

⑦酒精灯火焰的温度一般为400℃-700℃左右，而由图3可知，氧化铁完全分解的温度在800℃左右，因此没有得到铁的主要原因是使用酒精灯加热时，酒精灯提供温度低于反应生成Fe的温度，改进方法是把酒精灯改为酒精喷灯；