Question

某活動小組根據如圖所示進行模擬煉鐵的實驗，并對產物的成分進行探究．

（查閱資料）
﹡在高溫條件下，一氧化碳和氧化鐵可能生成鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵．
﹡鐵的氧化物都能與稀鹽酸、稀硫酸反應，其中氧化鐵為紅棕色，其余都為黑色，只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引．
（提出問題）黑色粉末A可能是什么呢？
（進行猜想）（1）小明認為黑色粉末A全部是鐵粉．請寫出鐵粉與CuSO₄溶液反應的化學方程式

Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu

．
（2）根據上述實驗流程，小華認為小明的猜想是錯誤的，理由是

加入足量硫酸銅溶液反應后過濾，還有黑色粉末存在

．
（3）小華提出了他的猜想，請你結合所學知識進行猜想．
小華猜想：黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成．
你的猜想：

黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵組成

．
（實驗探究）請將你的猜想設計一套完整的實驗方案．

猜想	實驗操作	可能的現象	結論
小華猜想	取適量黑色粉末A 用磁鐵吸引	粉末全部被吸引	猜想正確
你的猜想	取適量黑色粉末B用磁鐵吸引	粉末不能被吸引	你的猜想 正確

（實際應用）某鋼鐵廠每天需消耗2000噸含氧化鐵80%的赤鐵礦石，該廠理論上可日產含鐵96%的生鐵多少噸？（寫出具體的計算過程）

Answer 1

分析：（進行猜想）（1）鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，可以據此寫出該反應的化學方程式；
（2）根據鐵與硫酸銅反應后的產物考慮組成；
（3）根據黑色物質的組成可能的情況進行猜測；
（實驗探究）根據實驗的結論和操作再結合查閱資料中的內容推出實驗現象；
（實際應用）根據提供的氧化鐵的質量結合化學方程式可以求算出鐵的質量，進而計算出生鐵的質量．

解答：解：（進行猜想）（1）鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，可以據此寫出該反應的化學方程式；
（2）由于加入的硫酸銅是足量的，所以固體中的鐵都能被反應掉，通過檢測發現加入硫酸銅后，還有黑色固體不溶物，說明不可能全部為鐵，小明認為黑色粉末A全部是鐵粉，所以該說法錯誤；
（3）根據題給資料可知黑色粉末有：鐵粉、四氧化三鐵（Fe₃O₄）、氧化亞鐵，所以這三種相互組合情況有：黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成、黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成、黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成；
（實驗探究）因為鐵粉和四氧化三鐵能被磁鐵吸引，而氧化亞鐵不能被磁鐵吸引，所以可以用磁鐵來吸引后觀察現象，若黑色粉末A不能全部被吸引，則說明黑色粉末中含有氧化亞鐵；
（實際應用）設理論上可日產含Fe96%的生鐵的質量為x．
    Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
     160          112
2000t×80%       x?96%

160

112

=

2000t×80%

x?96%

x=1166.7t
答：日產含Fe98%的生鐵1166.7t
故答案為：（進行猜想）（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）加入足量硫酸銅溶液反應后過濾，還有黑色粉末存在．
（3）黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵組成（或黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成）；
（實驗探究）

猜想	實驗操作	可能的現象	結論
小華猜想	取適量黑色粉末A用磁鐵吸引	粉末全部被吸引	猜想正確
你的猜想	取適量黑色粉末B用磁鐵吸引	粉末不能被吸引	你的猜想 正確

（實際應用）1166.7t．

點評：要學會根據實驗結論和實驗步驟反推實驗現象的方法，知道常見的黑色固體，并熟記它們的性質，學會根據查閱資料的信息做題的方法．