Question

11．鋼鐵工業是國家工業的基礎，工業上常用赤鐵礦（主要成分氧化鐵）冶煉鐵，某化學興趣小組模擬煉鐵實驗，實驗過程中紅色粉末全部變為黑色，并對試驗過程中的現象進行探究．
【實驗裝置】

寫出A區和B區所發生反應的主要方程式：
A區Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；B區C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂、CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO．
【提出問題】
觀察黑色粉末有兩種，黑色粉末成分是什么呢？
【查閱資料】

物質	四氧化三鐵	氧化亞鐵	鐵粉
顏色	黑色	黑色	黑色
能否被磁鐵吸引	能	不能	能
與鹽酸反應溶液顏色	黃色	淺綠色	淺綠色

溶液中Fe²⁺和Fe³⁺同時存在是溶液呈黃色
【假設猜想】
猜想①：含有鐵、氧化亞鐵． 猜想②：含有鐵、四氧化三鐵．  猜想③：含有鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵．
【實驗方案】請寫出實驗操作，與表中結論相符的預期現象．

實驗方法	實驗操作	預期現象	結論
物理方法	步驟1	黑色粉末全部被吸引	猜想②成立
化學方法	步驟2	產生氣泡，溶液變成黃色

【交流反思】
（1）生鐵口低于出渣口的原因生鐵的密度大于爐渣的密度；
（2）在做模擬實驗中發現其存在一個很不環保的缺陷，如何進缺陷：尾氣沒有處理；
處理尾氣的方法：點燃尾氣，或利用塑料袋收集尾氣．

Answer 1

分析 【實驗裝置】
A區中，高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳；
B區中，碳燃燒生成二氧化碳，高溫條件下二氧化碳和碳反應生成一氧化碳；
【假設猜想】
猜想①：含有鐵、氧化亞鐵． 猜想②：含有鐵、四氧化三鐵． 猜想③：含有鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵；
【實驗方案】
鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，氧化亞鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和水，四氧化三鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵、氯化鐵和水；
【交流反思】
（1）生鐵口低于出渣口，是因為生鐵的密度大于爐渣的密度；
（2）一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環境，一氧化碳燃燒生成二氧化碳．

解答 解：【實驗裝置】
A區中，高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，B區中，碳燃燒生成二氧化碳，高溫條件下二氧化碳和碳反應生成一氧化碳，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂，CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO．
【假設猜想】
猜想①：含有鐵、氧化亞鐵． 猜想②：含有鐵、四氧化三鐵． 猜想③：含有鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵．
故填：含有鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵．
【實驗方案】
實驗操作，與表中結論相符的預期現象如下表所示：

實驗方法	實驗操作	預期現象	結論
物理方法	步驟1：把黑色粉末置于玻璃片上，把磁鐵靠近黑色粉末	黑色粉末全部被吸引	猜想②成立
化學方法	步驟2：把適量黑色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸	產生氣泡，溶液變成黃色

【交流反思】
（1）生鐵口低于出渣口的原因是生鐵的密度大于爐渣的密度．
故填：生鐵的密度大于爐渣的密度．
（2）缺陷：尾氣沒有處理；
處理尾氣的方法：點燃尾氣，或利用塑料袋收集尾氣．
故填：缺陷：尾氣沒有處理；
處理尾氣的方法：點燃尾氣，或利用塑料袋收集尾氣．

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．