Question

某課外活動小組對一氧化碳還原氧化鐵的實驗中最后的產物產生濃厚的興趣，試通過實驗來探究其成分。
Ⅰ．實驗裝置：

用一氧化碳還原氧化鐵的實驗裝置
該裝置B中發(fā)生的離子方程式是                                       
裝置B的作用是                                    
Ⅱ．實驗現(xiàn)象：玻璃管A中的粉末由紅色逐漸變?yōu)楹谏珪r，停止加熱，繼續(xù)通一氧化碳，冷卻到室溫，停止通氣，同時觀察到澄清的石灰水變渾濁。
Ⅲ．實驗結論：
甲認為：依據上述實驗現(xiàn)象可以判斷出生成的黑色固體為金屬鐵。
乙認為：僅從上述實驗現(xiàn)象，不足以證明生成的黑色固體為金屬鐵，她增加了一個實驗：用磁鐵靠近生成的黑色固體，看到有黑色固體被磁鐵吸引。于是得出生成的黑色固體為金屬鐵的結論。
請你通過該反應的相關資料對他們結論作出判斷并通過實驗檢驗其合理性：
（1）在一定條件下：一氧化碳與氧化鐵在加熱條件下，可發(fā)生如下反應
3Fe₂O₃+CO2Fe₃O₄+CO₂ 
Fe₃O₄+4CO4Fe+4CO₂ 
（2）四氧化三鐵（Fe₃O₄）為黑色固體，有強磁性，能夠被磁鐵吸引。
甲、乙同學的結論：                             你對此評價的理由是：      
                                                            
Ⅳ．實驗探究
對反應后固體成分提出假設：
假設1：反應后固體中只有Fe；
假設2：反應后固體中只有Fe₃O₄；
假設3：反應后固體中_______________________
為確定實驗中最后的產物的成分，丙同學設計如下實驗，請您利用限選試劑和儀器幫助他完成該探究過程，并將答案寫在答題卡相應位置。
限選試劑和儀器： 1mol/LCuSO₄ 、0.01mol/L KSCN溶液、1mol/L鹽酸、0.01mol/L氯水、試管、玻璃棒、膠頭滴管。

實驗操作	預期現(xiàn)象和結論
步驟一：取硬質玻璃管中固體產物少量分別于A、B試管中，加入足量1mol/LCuSO4溶液、攪拌溶解。	（1）若A試管中黑色固體不溶解，并且沒有觀察到其他現(xiàn)象，則黑色固體為        （2）若B試管中有紅色固體析出，則說明黑色固體中含有Fe。
步驟二：對試管B中溶液過濾，將所得固體洗滌干凈后，加足量1mol/L鹽酸后，再依次分別加入適量0.01mol/L氯水、少量0.01mol/L KSCN溶液	（1）若溶液不變紅色，則          （2）若溶液變紅色，則

 
Ⅴ．延伸探究：丁同學試圖通過反應前后固體質量的變化來確定黑色固體的成分，你認為可行嗎？（假設氧化鐵在反應中完全反應）              （填“行”或“不行”）理由是                                                              。

Answer 1

（16分）
Ⅰ.  Ca²⁺+2OH^-+ CO₂= CaCO₃↓+H₂O （2分）
吸收CO中的CO₂，便于CO燃燒被除去。（2分）
Ⅲ.甲、乙同學的結論均不正確；鐵和四氧化三鐵都是黑色且均能被磁鐵吸引。（1+2分 共3分）
Ⅳ.假設3：反應后固體中既含有Fe又含有Fe₃O₄（1分）

實驗操作	預期現(xiàn)象和結論
	（1）若A試管中黑色固體不溶解，并且沒有觀察到其他現(xiàn)象，則黑色固體為Fe3O4（1分）
	（1）若溶液不變紅色，則假設1正確 （2分） （2）若溶液變紅色，則假設3正確（2分）

 
Ⅴ.行（1分）；
等質量氧化鐵完全反應后生成鐵或者四氧化三鐵或鐵和四氧化三鐵，固體質量的變化不相同。（2分）

試題分析：
Ⅰ.結合題目信息，反應后氣體中有CO和CO₂，可知石灰水的作用是吸收CO₂，便于CO燃燒被除去。
Ⅲ.(2) 由題目信息，四氧化三鐵（Fe₃O₄）為黑色固體，有強磁性，能夠被磁鐵吸引，可以得到答案。
Ⅳ.步驟一中，若出現(xiàn)紅色說明有鐵置換出銅單質，若沒有則黑色固體為Fe₃O₄。
步驟二中，F(xiàn)e與鹽酸只能生成Fe²⁺，F(xiàn)e₃O₄與鹽酸能生成Fe²⁺和 Fe³⁺。
Ⅴ.氧化鐵完全反應后生成鐵或者四氧化三鐵固體質量的變化不相同。