Question

6．煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應，某同學利用該原理設計了一個實驗，實驗裝置見圖1：
Ⅰ．對實驗進行分析并回答：
（1）給玻璃管加熱的儀器叫酒精噴燈，要用其外焰（填“外焰”、“內(nèi)焰”或“焰心”）進行加熱．
（2）實驗中觀察到澄清石灰水的現(xiàn)象是石灰水變渾濁，玻璃管里氧化鐵粉末的顏色變化是由紅棕色變成黑色．
（3）實驗開始時，先通一會一氧化碳，再點燃酒精噴燈加熱，目的是排凈裝置內(nèi)的空氣，以防發(fā)生爆炸．實驗結(jié)束時，先停止加熱，再繼續(xù)通入一氧化碳直到裝置冷卻，目的是防止石灰水倒流或鐵再被氧化．
（4）實驗要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈，其作用是防止未反應的一氧化碳污染空氣．
Ⅱ．提出問題
問題1：鐵有多種氧化物，它們的性質(zhì)有哪些差異？
問題2：用一氧化碳還原氧化鐵得到的黑色固體一定是單質(zhì)鐵嗎？
Ⅲ．解決問題
【問題1】查閱資料：
a．鐵常見的氧化物有氧化鐵（Fe₂O₃）、四氧化三鐵（Fe₃O₄）    和氧化亞鐵（FeO）．
b．四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體，它不溶于水，能與酸反應生成兩種鹽．
c．氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，能與酸反應，無磁性，也不能被磁鐵吸引．
【問題2】
某活動小組根據(jù)圖2所示進行實驗，并對產(chǎn)物的成分進行探究

【進行猜想】小華提出了猜想①和猜想②，請結(jié)合所學知識補充余下的一個猜想．
猜想①；黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成
猜想②；黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成；猜想③；黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成．
取適量黑色粉末B用磁鐵吸引，黑色粉末全部被吸引．則猜想①正確．
取適量黑色粉末B用磁鐵吸引，黑色粉末部分被吸引．則猜想②正確．
寫出黑色粉末A與硫酸銅溶液的反應方程式CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu．

Answer 1

分析 Ⅰ、根據(jù)酒精噴燈火焰各部分的溫度進行分析；
根據(jù)反應物和生成物，分析實驗中玻璃管里氧化鐵粉末的顏色變化；根據(jù)二氧化碳能與氫氧化鈣反應分析澄清石灰水的現(xiàn)象；
根據(jù)玻璃管內(nèi)有空氣，通入一氧化碳易發(fā)生爆炸進行分析；
根據(jù)還原出的鐵溫度較高，易于空氣中的氧氣反應重新生成鐵的氧化物進行分析；
根據(jù)一氧化碳是對大氣有污染的氣體進行分析．
Ⅲ、運用題中信息鐵的氧化物中氧化鐵為紅棕色，其余都為黑色，并且只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引解答．
運用四氧化三鐵能被磁鐵吸引解答．鐵與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅．

解答 解：Ⅰ、（1）由于酒精噴燈的外焰的溫度最高，加熱時要用外焰進行加熱；
（2）由于在高溫下，一氧化碳將氧化鐵還原為鐵，同時生成了二氧化碳，所以實驗中玻璃管里氧化鐵粉末的顏色變化是紅色粉末變黑色；二氧化碳能與氫氧化鈣反應生成了碳酸鈣沉淀和水，所以觀察到澄清石灰水的現(xiàn)象是：石灰水變渾濁；
（3）由于玻璃管內(nèi)有空氣，通入一氧化碳高溫時易發(fā)生爆炸，所以實驗前先通入CO，排凈玻璃管中的空氣再開始加熱；由于還原出的鐵溫度較高，易于空氣中的氧氣反應重新生成鐵的氧化物和防止石灰水倒流炸裂玻璃管，所以實驗后先停止加熱再停止通入CO，直到玻璃管冷卻為止；
（4）為了防止一氧化碳對大氣的污染，所以實驗時要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈除去反應剩余的CO．
故答案為（1）外焰；
（2）石灰水變渾濁；由紅棕色變成黑色；
（3）通一會一氧化碳；點燃酒精噴燈加熱；排凈裝置內(nèi)的空氣，以防發(fā)生爆炸；停止加熱；繼續(xù)通入一氧化碳直到裝置冷卻；防止石灰水倒流或鐵再被氧化；
（4）防止未反應的一氧化碳污染空氣；
Ⅲ、【進行猜想】根據(jù)猜想①和猜想②，即黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成和黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成可確定猜想③，故③答案：黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成；
鐵和四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，故填：①；
氧化亞鐵不能被磁鐵吸引，故填：②；
鐵與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，故填：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu．

點評 本題對鐵的冶煉原理進行了拓展，以信息題的形式考查了同學們的應用知識的能力．