Question

某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验，并对产物的成分进行探究。

【查阅资料】          

﹡在高温条件下，一氧化碳和氧化铁可能生成铁、氧化亚铁、四氧化三铁。

﹡铁的氧化物都能与稀盐酸、稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色，只有四氧化三铁能被磁铁吸引。

【提出问题】黑色粉末A可能是什么呢？

【进行猜想】（1）小明认为黑色粉末A全部是铁粉。请写出铁粉与CuSO₄溶液反应的化学方程式                 。

（2）根据上述实验流程，小华认为小明的猜想是错误的，理由是            。

（3）小华提出了他的猜想，请你结合所学知识进行猜想。

小华猜想：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成。

你的猜想：                        。

【实验探究】请将你的猜想设计一套完整的实验方案。

猜想	实验操作	可能的现象	结论
小华猜想	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	粉末全部被吸引	猜想正确
你的猜想			你的猜想 正确

【实际应用】某钢铁厂每天需消耗2000吨含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含铁96%的生铁多少吨？（写出具体的计算过程）

Answer

[进行猜想]（1）Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu。

（2）加入足量硫酸铜溶液反应后过滤，还有黑色粉末存在。

（3）你的猜想 黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁组成。（或黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成）

[实验探究]

猜想

实验操作

可能的现象

结论

小华猜想

取适量黑色粉末A 用磁铁吸引

粉末全部被吸引

猜想正确

你的猜想

取适量黑色粉末B 用磁铁吸引

粉末不能被吸引（或粉末部分被吸引）

你的猜想

正确

[实际应用]某钢铁厂每天需消耗2000吨含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含铁96%的生铁多少吨？（写出具体的计算过程）

（共5分）方程式1分，1600吨氧化铁1分，1120吨铁1分，1166.7t生铁1分，规范分1分。（若没有分步计算，解题正确即可）

【解析】（进行猜想）（1）铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，可以据此写出该反应的化学方程式；

（2）由于加入的硫酸铜是足量的，所以固体中的铁都能被反应掉，通过检测发现加入硫酸铜后，还有黑色固体不溶物，说明不可能全部为铁，小明认为黑色粉末A全部是铁粉，所以该说法错误；

（3）根据题给资料可知黑色粉末有：铁粉、四氧化三铁（Fe3O4）、氧化亚铁，所以这三种相互组合情况有：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe3O4）组成、黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成、黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成；

（实验探究）因为铁粉和四氧化三铁能被磁铁吸引，而氧化亚铁不能被磁铁吸引，所以可以用磁铁来吸引后观察现象，若黑色粉末A不能全部被吸引，则说明黑色粉末中含有氧化亚铁；

（实际应用）设理论上可日产含Fe96%的生铁的质量为x．

Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

  160                 112

2000t×80%          x•96%

160:112=2000t×80% : x•96%

解得  x=1166.7t

答：日产含Fe98%的生铁1166.7t。