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Fe2O3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)
正确答案:
【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.
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
时间:2017-08-31
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