Question

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，該小組同學用圖1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(fā)生反應的化學方程式為

 

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（3）從環(huán)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?yōu)楹谏�．將反應后的黑色固體研磨后，
再用磁鐵吸引，發(fā)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，設計如圖2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，可設計如圖3實驗方案：
步驟①中，金屬X是

 

，發(fā)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

 

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Answer 1

考點：一氧化碳還原氧化鐵,金屬的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）根據煉鐵的實驗步驟來分析；
（2）二氧化碳能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水；
（3）尾氣中含有一氧化碳，有毒；
（4）根據題意黑色固體粉末全部能被吸引分析不可能含有的物質；
（5）根據該黑色粉末與足量的硫酸銅溶液反應后的現象來分析解答；
（6）可以用過量的鐵粉與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，因此X是鐵，過濾后得到銅和鐵的混合物；然后再加入過量的稀硫酸把鐵粉除去．

解答：解：（1）該實驗應該先通入一氧化碳，以排凈裝置內的空氣，以防加熱時發(fā)生爆炸；故填：通入一氧化碳；
（2）二氧化碳能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水；故填：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）尾氣中的一氧化碳有毒會污染空氣，應該將尾氣點燃處理；故填：點燃尾氣；
（4）由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化亞鐵；故填：FeO；
（5）20g黑色固體粉末與足量的硫酸銅溶液充分反應后，得到硫酸亞鐵溶液和銅，說明黑色粉末中含有鐵，過濾得到的黑色固體是四氧化三鐵，則金屬混合物是鐵和四氧化三鐵的混合物；故填：Fe、Fe₃O₄；
（6）可以用過量的鐵粉與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，因此X是鐵；鐵粉與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵；然后再加入過量的稀硫酸把銅粉和鐵粉混合物中的鐵粉除去，為了將混合物中的鐵粉除盡，所以加入的稀硫酸必須是過量的．故答案為：Fe；Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；除去過量的鐵．

點評：本題綜合性較強，較全面的考查了一氧化碳還原氧化鐵，尤其是利用數據對混合物的判斷增加了試題難度，掌握反應前后元素的質量不變，并會結合方程式分析即可順利解答．關于金屬的活動性順序及其應用的探究，通過實驗現象、對實驗方法和過程的探究，在比較鑒別的基礎上，得出了正確的實驗結論．