题目

题型：专项题难度：来源：

某兴趣小组在复习铁的冶炼时，在参考资料上发现以下一段文字：已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO₂．他们不禁产生了疑问：书本119页的实验中，CO与Fe₂O₃反应生成的黑色物质真的是Fe粉吗？于是他们进行了以下探究．
【查阅资料】资料一：Fe粉和Fe₃O₄粉末能被磁铁吸引而FeO（黑色）不能；
资料二：Fe₃O₄中铁元素有+2、+3两种化合价，其化学式可用FeO·Fe₂O₃的形式表示；
【提出猜想】黑色物质可能是Fe₃O₄、FeO和Fe粉中的一种或几种．
【进行实验】兴趣小组收集了CO与Fe₂O₃反应生成的黑色物质进行了下列实验：
【实验结论】
（1）甲实验现象说明黑色物质中没有 _________ ，乙、丙实验现象说明黑色物质中没有 _________ ；
（2）生成的黑色物质应为Fe₃O₄；
（3）写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式 _________ ；
【拓展探究】同学们对Fe₃O₄产生了兴趣，从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档Fe₃O₄粉的工艺流程简图．
【生产流程】
【查阅资料】
资料一：硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如下表所示：
资料二：Fe（OH）₂受氧气氧化反应原理为：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂==4Fe（OH）₃
资料三：获得Fe₃O₄的反应原理为：Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O
【问题讨论】（1）溶解时，用50℃至80℃的热水目的是_________．
（2）写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式_________；
（3）上述过程中，要控制“通一定量空气”的目的是_________．
（4）要使四氧化三铁的产率最高，则上述流程中产生的Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的最佳质量比为_________．
（5）副产品P是硫酸钠，由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→______→ _____ →d．
a．过滤   b．加热浓缩     c．冷却结晶    d．晶体加热至完全失去结晶水
【组成确定】为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质，同学们又进行了下列实验探究．
【查阅资料】
资料一：难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水（反应中各种元素的化合价不变）；
资料二：Fe₂O₃和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe₃O₄，再生成FeO（黑色），最后生成Fe；
【提出猜想】Fe₃O₄中可能含有的杂质是Fe_2O3和FeO中的一种或两种．
【实验设计】同学们称取了23.28g该Fe₃O₄样品进行了下列实验：
【实验分析】因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙两小组．
甲组：（1）该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe3O4样品中的杂质．B中的最佳试剂是__________（填序号）．
①澄清石灰水     ②氢氧化钠浓溶液     ③稀盐酸     ④水
（2）上述实验过程中，CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：
①实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；
②停止加热后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；
③_________．
（3）乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析，你认为他们的理由是_________．
乙组：利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线（下图）．
（1）写出BC段发生反应的化学方程式：_________．
（2）通过计算确定：该Fe₃O₄样品中含有的杂质是_________，其中含Fe₃O₄的质量是_________g．（不需要写过程）

答案

【实验结论】（1）FeO；Fe；
（3）Fe₃O₄+8HCl==FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O；
【问题讨论】
（1）在50℃～80℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率；
（2）2NaOH+FeSO₄==Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；
（3）控制Fe（OH）₂转化为Fe（OH）₃的量[或防止Fe（OH）₂完全转化为Fe（OH_）3]；
（4）90：214（或45：107）；
（5）b→C→a→d；
【实验分析】
甲组：（1）②；
（2）③将装置中的CO₂送入NaOH溶液中；
（3）CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气；
乙组：（1）Fe₃O₄+CO3FeO+CO₂；
（2）Fe₂O₃；20.88g．