Question

2．善于提出問(wèn)題、探究問(wèn)題和解決問(wèn)題是學(xué)好化學(xué)的重要方法，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)鐵及其化合物知識(shí)時(shí)進(jìn)行了系列研究．
I．提出問(wèn)題
問(wèn)題1：鐵為何稱為黑色金屬？
問(wèn)題2：鐵和氧氣在不同條件下能發(fā)生哪些反應(yīng)？
問(wèn)題3：鐵有多種氧化物，它們的性質(zhì)有哪些差異？
問(wèn)題4：用一氧化碳還原氧化鐵得到的黑色固體一定是單質(zhì)鐵嗎？
Ⅱ．解決問(wèn)題
【問(wèn)題1】對(duì)于黑色金屬，上網(wǎng)查尋，有兩種說(shuō)法
a．因?yàn)樵诮饘俦砻嬗泻谏�的氧化物，所以叫黑色金�?br />b．因?yàn)榻饘俦旧淼念伾珵楹谏�，所以叫黑色金�?br />（1）你認(rèn)為上述說(shuō)法正確的是a（填“a”或“b”）．
【問(wèn)題2】通過(guò)學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道鐵絲在潮濕的空氣中能生銹，也能在純氧中燃燒．
（2）請(qǐng)寫出一種防止鋼鐵生銹的方法涂油或刷漆；
（3）請(qǐng)寫出鐵絲在純氧中燃燒的化學(xué)方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【問(wèn)題3】查閱資料：
a．鐵常見(jiàn)的氧化物有氧化鐵（Fe₂O₃）、四氧化三鐵（Fe₃O₄）和氧化亞鐵（FeO）．
b．四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體，可以近似地看作是氧化亞鐵和氧化鐵的化合物．它不溶于水，能溶于鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、氯化鐵和水．
c．氧化亞鐵是不溶于水的黑色粉末，能溶于鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和水，無(wú)磁性，也不能被磁鐵吸引．
（4）請(qǐng)寫出四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O；
（5）合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用到的催化劑是鐵觸媒，其主要的成分是FeO和Fe₂O₃，當(dāng)FeO和Fe₂O₃中鐵元素的質(zhì)量比為1：2時(shí)，該催化劑的催化作用效果最好，此時(shí)FeO和Fe₂O₃的質(zhì)量比為9：20．
【問(wèn)題4】．查閱資料：一氧化碳還原氧化鐵的固體產(chǎn)物的成分與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素有關(guān)，該固體產(chǎn)物可能含有四氧化三鐵、氧化亞鐵．
（6）寫出一氧化碳還原氧化鐵的固體產(chǎn)物只為鐵時(shí)的反應(yīng)化學(xué)方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（7）某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)取實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵得到的黑色粉末，結(jié)合所查閱資料的內(nèi)容，分A、B兩組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以判斷產(chǎn)物是否一定只是單質(zhì)鐵．

實(shí)驗(yàn)組	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)解釋與結(jié)論
A	取適量黑色粉末于試管，加入足量稀鹽酸充分反應(yīng)．	有氣體生成，固體全部溶解．	解釋：生成氣體的反應(yīng)方程式為：①Fe+2HCl═FeCl2+H2↑； 結(jié)論：產(chǎn)物全部是鐵．
B	取適量黑色粉末于試管，加入足量硫酸銅溶液．	有紅色固體生成，反應(yīng)充分后仍有黑色固體．	解釋：生成紅色固體反應(yīng)方程式為：②Fe+CuSO4═FeSO4+Cu； 結(jié)論：產(chǎn)物不全部是鐵．

③根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為正確結(jié)論的實(shí)驗(yàn)組是B（填A(yù)或B）．

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亞鐵，顏色都是黑色氧化物，氧化鐵是紅色氧化物，常溫下緩慢氧化或電化腐蝕生成得到，氧化鐵為紅色，四氧化三鐵為黑色；
（2）防止鐵生銹就是使鐵與水或氧氣隔絕；
（3）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書(shū)寫方法、步驟進(jìn)行書(shū)寫即可；
（4）根據(jù)方程式書(shū)寫分析；
（5）根據(jù)當(dāng)FeO、Fe₂O₃中鐵元素的質(zhì)量比為1﹕2時(shí)，此時(shí)FeO、Fe₂O₃的質(zhì)量比就等于二者的相對(duì)分子質(zhì)量之比進(jìn)行解答；
（6）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書(shū)寫方法、步驟進(jìn)行書(shū)寫即可；
（7）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書(shū)寫方法、步驟進(jìn)行書(shū)寫即可．
（8）四氧化三鐵也能稀鹽酸反應(yīng)．

解答 解：（1）由于氧化鐵為紅色，四氧化三鐵為黑色，則b的說(shuō)法不正確，a說(shuō)法正確．故填：a；
（2）防止鐵生銹就是使鐵與水或氧氣隔絕，可以采用涂油或刷漆的方法．故填：涂油或刷漆；
（3）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
（4）四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水，化學(xué)方程式為：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O．故填：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O；
（5）當(dāng)FeO、Fe₂O₃中鐵元素的質(zhì)量比為1﹕2時(shí)，此時(shí)FeO、Fe₂O₃的質(zhì)量比就等于二者的相對(duì)分子質(zhì)量之比，所以FeO、Fe₂O₃的質(zhì)量比為（56+16）：（56×2+16×3）=9：20．故填：9：20．
（6）工業(yè)上用一氧化碳還原赤鐵礦石（主要成分為氧化鐵）煉鐵，主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故答案為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO；
（7）①鐵與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯化亞鐵和氫氣，反應(yīng)的方程式為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；故答案為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．故填：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
②鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵和紅色的銅，反應(yīng) 的化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．故答案為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
③四氧化三鐵也能稀鹽酸反應(yīng)，因此A中有氣體生成，固體全部溶解，也可能有四氧化三鐵，故填B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的檢驗(yàn)與鑒別方法、鐵及其氧化物的性質(zhì)等知識(shí)，題目難度較大，注意掌握常見(jiàn)金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)，明確物質(zhì)檢驗(yàn)與鑒別的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)方法．