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解答题-实验探究题 困难0.15 引用2 组卷463
某兴趣小组利用以下实验装置模拟工业炼铁的主要过程：

（1）装置甲中发生的反应为：HCOOH(甲酸)CO↑+H2O。已知甲酸是一种无色有刺激性气味的液体。制取一氧化碳时应该______________（填字母）。
a．将甲酸滴入浓硫酸        b．将浓硫酸滴入甲酸        c．将甲酸与浓硫酸混合后加入
（2）请按合适的顺序连接好以下装置：甲→(     )→(     )→(     )
（3）丙装置中碱石灰的作用是__________________________。
（4）实验将近完成时，熄灭装置甲、乙、丁中酒精灯的先后顺序为__________。
（5）为了探究影响反应产物的外界因素，在Fe2O3，与CO反应部位，该小组同学分别用酒精灯和酒精喷灯进行了两次实验，结果如下：
加热方式通CO加热时间／min澄清石灰水变浑浊时间／min产物颜色产物能否全部被磁铁吸引
酒精灯305黑色能
酒精喷灯301黑色能

①甲同学猜想黑色产物中可能含有碳单质。乙同学排除了该可能，他提出的两种理由是：____、____。
②丙同学查找资料发现，Fe3O4也能被磁铁吸引，对黑色产物成分提出以下三种假设：i．全部为铁；ii．________；iii．___________。
③通过进一步定量实验，黑色产物所含元素组成和质量分数如下：
样品序号加热方式元素组成和质量分数
产物样品I酒精灯w(Fe)=74.4％、w(O)=25.6％
产物样品II酒精喷灯w(Fe)=100％

样品I的成分及质量分数为______________________。
14-15高三·福建莆田·阶段练习
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知识点：常见无机物的制备综合实验设计与评价 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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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，一氧化碳与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物(或铁单质)和二氧化碳，他们不禁产生了疑问：
一氧化碳与氧化铁反应生成的黑色物质真的是铁粉吗?于是他们进行了以下探究：
【查阅资料】
资料一：铁粉和四氧化三铁粉末能被磁铁吸引而氧化亚铁(黑色)不能；
资料二：四氧化三铁中铁元素有+2、+3两种化合价，其化学式可用FeO·Fe2O3的形式表示；
【提出猜想】黑色物质可能是四氧化三铁、氧化铁和铁粉中的一种或几种。
【进行实验】兴趣小组收集了一氧化碳与氧化铁反应生成的黑色物质进行了下列实验：
实验方案实验现象
甲取少量黑色物质用磁铁吸引黑色物质全部被磁铁吸引
乙取少量黑色物质加入30%热的HCl中无气泡、溶液颜色变成黄绿色
丙取少量黑色物质加入CuSO4溶液中无任何现象
(1)【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___。
生成的黑色物质应为四氧化三铁。
②写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式___。
(2)【拓展探究】
同学们对四氧化三铁产生了兴趣，从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档四氧化三铁粉的工艺流程简图。

【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表所示：
温度/℃010305060708090
溶解度14.017.025.033.035.333.030.527.0
资料二：氢氧化亚铁受氧气氧化反应原理为：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
资料三：获得四氧化三铁的反应原理为：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写出加入适量氢氧化钠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氢氧化亚铁和氢氧化铁的最佳质量比为___。
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
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，一氧化碳与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物(或铁单质)和二氧化碳，他们不禁产生了疑问：一氧化碳与氧化铁反应生成的黑色物质真的是铁粉吗？于是他们进行了以下探究：
[查阅资料]
资料一：铁粉和四氧化三铁粉末能被磁铁吸引而氧化亚铁(黑色)不能；
资料二：四氧化三铁中铁元素有＋2、＋3两种化合价，其化学式可用FeO·Fe2O3的形式表示。
[提出猜想]黑色物质可能是四氧化三铁、氧化亚铁和铁粉中的一种或几种。
[进行实验]兴趣小组收集了一氧化碳与氧化铁反应生成的黑色物质进行了下列实验：
实验方案实验现象
甲取少量黑色物质用磁铁吸引黑色物质全部被磁铁吸引
乙取少量黑色物质加入30%热的盐酸中无气泡、溶液颜色变为黄绿色
丙取少量黑色物质加入硫酸铜溶液中无任何现象

[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四氧化三铁；
（3）写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式_______________________________。
[拓展研究]
同学们对四氧化三铁产生了兴趣，从参考资料中找到氧化沉淀法生产复印用高档四氧化三铁粉的工艺流程简图。
[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：
温度/℃010305060708090
溶解度/g14.017.025.033.035.333.030.527.0

资料二：氢氧化亚铁受氧气氧化反应原理为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
资料三：获得四氧化三铁的反应原理为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）写出加入适量氢氧化钠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氢氧化亚铁和氢氧化铁的最佳质量比为______________。
（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：氧化铁和一氧化碳反应是随温度升高而逐步进行的，先生成四氧化三铁，再生成氧化亚铁(黑色)，最后生成铁。
[提出猜想]
四氧化三铁中可能含有的杂质是氧化铁和氧化亚铁中的一种或两种。
[实验设计]
同学们称取了23.28 g该四氧化三铁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四氧化三铁样品中的杂质，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，一氧化碳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(如图)：
（1）写出BC段发生反应的化学方程式______________________________。
（2）通过计算确定：该四氧化三铁样品中含有的杂质是__________，其中含四氧化三铁的质量是____g。(不需要写过程)
某实验小组同学设计了如图装置探究生铁与少量浓硫酸反应的气体产物。

(1)该实验的操作依次是___________(填序号)。
A．加热a试管直到b中澄清石灰水变浑浊，熄灭酒精灯
B．将生铁丝上提离开液面
C．连接好装置，检验气密性，加入试剂
(2)b中的澄清石灰水变浑浊，甲同学认为产生的气体肯定是SO2，你同意吗？为什么？___________。
(3)乙同学认为该反应过程中产生SO2、CO2、H2三种气体，请用下列各装置设计一个实验，来验证并测量所产生的气体。(图中加热装置、夹持仪器省略，除装置⑤外，其他装置试剂均为足量)。
①②③④⑤
i.装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是___________→___________→___________→___________→___________。(填装置的编号)
ii.证实生成的气体中同时存在SO2和H2的现象是_____________________。
(4)已知A瓶中为200 mL 0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液。丙同学为测定乙同学实验中反应生成的各气体含量，进行了如下探究：⑤中反应结束后，通N2将⑤中生成的气体全部赶出，先后三次取A中反应后的溶液于锥形瓶中，每次取用25.00 mL，用0.200 0 mol·L-1H2C2O4标准溶液进行滴定。
i.装置①的A中发生反应的离子方程式为： ___________。
ii.重复滴定三次，平均每次耗用H2C2O4标准溶液15.63 mL，则本实验中生铁与浓硫酸反应产生的SO2气体的物质的量为___________(保留小数点后三位数字)。

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