Question

【題目】（9分）某研究性小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬煉鐵化學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前查閱有關(guān)資料，獲得以下信息：一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中固體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵粉，三種物質(zhì)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(xué)用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行一氧化碳還原純凈的氧化鐵的實(shí)驗(yàn)。

（1）在上述實(shí)驗(yàn)裝置（已檢查氣密性）中加好藥品、連接好儀器后進(jìn)行的第一步操是 。

（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，右側(cè)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（3）從環(huán)保角度看，該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置有不足之處，你認(rèn)為該如何改進(jìn)？ 。

（4）實(shí)驗(yàn)中觀察到玻璃管內(nèi)固體由紅棕色全部變?yōu)楹谏�。將反�?yīng)后的黑色固體研磨后，再用磁鐵吸引，發(fā)現(xiàn)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(xué)式）。

（5）取上述研磨后的黑色固體20g，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷20g黑色固體的成分是 （填化學(xué)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(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案：

步驟①中，金屬X是 ，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；步驟②中，加入過(guò)量稀硫酸的目的是 。

Answer 1

【答案】（1）通入CO （2）CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O（3）點(diǎn)燃尾氣（4）FeO

（5）Fe;Fe3O4 （6） Fe; Fe + CuSO4=FeSO4 + Cu; 除去過(guò)量的鐵

【解析】

試題分析：（1）CO與空氣混合加熱時(shí)有可能發(fā)生爆炸，所以加熱前要先通入CO，將玻璃管中的空氣排凈。（2）生成的二氧化碳能與石灰水發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)方程式為：CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O；（3）從環(huán)保角度看，一氧化碳有毒，尾氣可以將其點(diǎn)燃或收集，防止污染環(huán)境。（4）FeO不能被磁鐵吸引，故不可能含有FeO ；（5）向黑色固體中加入硫酸銅溶液后，濾液中含硫酸亞鐵，說(shuō)明黑色固體中含有鐵；加入足量硫酸銅后過(guò)濾，得到黑色固體和紅色固體，可知黑色固體中含有四氧化三鐵，因此判斷20克黑色固體中的成分是鐵和四氧化三鐵。（6）加入過(guò)量的鐵，將硫酸銅中的銅全部置換出來(lái)，在金屬混合物中含有剩余的鐵和置換出的銅，再加入稀硫酸，除去過(guò)量的鐵，得到銅。則X為鐵，發(fā)生反應(yīng)為Fe + CuSO4=FeSO4 + Cu。