Question

從分類角度看，金屬可分為黑色金屬和有色金屬．鐵是日常生活中最常見的黑色金屬，請(qǐng)回答下列問題：
問題1：鐵為何稱為黑色金屬？
（1）同學(xué)們經(jīng)百度查詢，得到以下兩種解釋，你認(rèn)為下列解釋正確的是

A

．（填字母）
A．因?yàn)殍F表面上有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬．
B．因?yàn)殍F的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以叫黑色金屬．
（2）已知某黑色粉末為鐵和四氧化三鐵的混合物．請(qǐng)定性證明其中含有Fe₃O₄（只要求簡述實(shí)驗(yàn)方法）？

用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應(yīng)，用無水硫酸銅檢測(cè)顯藍(lán)色或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應(yīng)，用澄清石灰水檢驗(yàn)有白色沉淀生成，說明其中含有Fe₃O₄

．
（3）將適量FeO粉末溶于過量稀硫酸中，并將所得溶液分為兩份．一份溶液加入少量硝酸鉀晶體，發(fā)現(xiàn)溶液顏色發(fā)生改變，此反應(yīng)的離子方程式為

3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O

，另一份溶液加入一定量氫氧化鈉溶液，所見主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

產(chǎn)生白色絮狀沉淀，并迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色

．
問題2：已知CuO在高溫時(shí)可分解為Cu₂O和O₂，為探究Fe₂O₃高溫灼燒時(shí)是否分解為FeO和O₂，同學(xué)們?cè)O(shè)想了兩種探究方法：
C．看灼燒前后固體顏色是否變化．    D．看灼燒前后固體質(zhì)量改變情況．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將Fe₂O₃放在

坩堝

中灼燒．（填儀器名稱）
（5）方法C中，如果高溫灼燒后固體顏色發(fā)生明顯改變，說明Fe₂O₃發(fā)生了變化．能否說明產(chǎn)物一定為FeO？

不能

，（填“能”或“不能”）理由是

Fe₃O₄也是黑色的

．
（6）方法D中，測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果是固體灼燒前后的質(zhì)量比為30：29，則高溫灼燒后固體生成物是

Fe₃O₄

．

Answer 1

分析：（1）鐵是在高溫下煉制成，高溫下會(huì)和空氣中的氧氣反應(yīng)生成四氧化三鐵或氧化鐵，顏色都是黑色氧化物，氧化鐵是紅色氧化物時(shí)常溫下緩慢氧化或電話腐蝕生成得到；
（2）黑色粉末為鐵和四氧化三鐵的混合物．定性證明其中含有Fe₃O₄的方法是利用證明含有氧化物設(shè)計(jì)分析，方法為：用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應(yīng)，用無水硫酸銅檢測(cè)顯藍(lán)色或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應(yīng)，用澄清石灰水檢驗(yàn)有白色沉淀生成，說明其中含有Fe₃O₄；
（3）FeO粉末溶于過量稀硫酸中生成硫酸亞鐵和水，一份溶液加入少量硝酸鉀晶體溶解后和溶液中的硫酸形成硝酸具有氧化性能氧化亞鐵離子為三價(jià)鐵離子溶液由淺綠色變化為棕黃色，反應(yīng)的離子方程式為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；另一份溶液加入一定量氫氧化鈉溶液，所見主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為是白色沉淀氫氧化亞鐵杯氧化為灰綠色最后變?yōu)榧t褐色沉淀．故（4）固體灼燒需要高溫應(yīng)放在坩堝中進(jìn)行；
（5）方法C中，如果高溫灼燒后固體顏色發(fā)生明顯改變，說明Fe₂O₃發(fā)生了變化，但不能說明產(chǎn)物一定為FeO，因?yàn)轭伾�變化只能是紅色變化為黑色，而黑色鐵的氧化物還有Fe₃O₄；（6）方法D中，測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果是固體灼燒前后的質(zhì)量比為30：29，依據(jù)Fe₂O₃的摩爾質(zhì)量為160g/mol，依據(jù)2Fe₂O₃=4FeO+O₂，2×160：4M=30：29 M=77.33，不符合；6Fe₂O₃=4Fe₃O₄+O₂，6×160：4M=30：29，=232g/mol，符合；得到灼燒后摩爾質(zhì)量為232g/mol，得到高溫灼燒后固體生成物是Fe₃O₄；

解答：解：（1）鐵是在高溫下煉制成，高溫下會(huì)和空氣中的氧氣反應(yīng)生成四氧化三鐵或氧化鐵，顏色都是黑色氧化物，氧化鐵是紅色氧化物時(shí)常溫下緩慢氧化或電話腐蝕生成得到；
故答案為：A；
（2）黑色粉末為鐵和四氧化三鐵的混合物．定性證明其中含有Fe₃O₄的方法是利用證明含有氧化物設(shè)計(jì)分析，方法為：用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應(yīng)，用無水硫酸銅檢測(cè)顯藍(lán)色或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應(yīng)，用澄清石灰水檢驗(yàn)有白色沉淀生成，說明其中含有Fe₃O₄；
故答案為：用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應(yīng)，用無水硫酸銅檢測(cè)顯藍(lán)色或用純凈的CO與黑色粉末加熱反應(yīng)，用澄清石灰水檢驗(yàn)有白色沉淀生成，說明其中含有Fe₃O₄；
（3）FeO粉末溶于過量稀硫酸中生成硫酸亞鐵和水，一份溶液加入少量硝酸鉀晶體溶解后和溶液中的硫酸形成硝酸具有氧化性能氧化亞鐵離子為三價(jià)鐵離子溶液由淺綠色變化為棕黃色，反應(yīng)的離子方程式為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；另一份溶液加入一定量氫氧化鈉溶液，所見主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為是白色沉淀氫氧化亞鐵杯氧化為灰綠色最后變?yōu)榧t褐色沉淀；故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；產(chǎn)生白色絮狀沉淀，并迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色；
（4）固體灼燒需要高溫應(yīng)放在坩堝中進(jìn)行；
故答案為：坩堝；
（5）方法C中，如果高溫灼燒后固體顏色發(fā)生明顯改變，說明Fe₂O₃發(fā)生了變化，但不能說明產(chǎn)物一定為FeO，因?yàn)轭伾�變化只能是紅色變化為黑色，而黑色鐵的氧化物還有Fe₃O₄；
故答案為：不能；Fe₃O₄也是黑色的；
（6）方法D中，測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果是固體灼燒前后的質(zhì)量比為30：29，依據(jù)Fe₂O₃的摩爾質(zhì)量為160g/mol，所以灼燒后摩爾質(zhì)量為232g/mol，得到高溫灼燒后固體生成物是Fe₃O₄；
故答案為：Fe₃O₄；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的應(yīng)用，物質(zhì)檢驗(yàn)方法和反應(yīng)現(xiàn)象分析，題目知識(shí)面較多，難度中等．