Question

(9分)地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，工业上主要是从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。

（1）赤铁矿在自然界中储藏丰富，其主要成分的化学式是             。

（2）磁铁矿的主要成分是Fe₃O₄。在Fe₃O₄中存在两种不同价态的铁离子，其中1/3是Fe²⁺，2/3是Fe³⁺。请写出Fe₃O₄与盐酸反应的化学方程式                                        。

（3）工业上主要采用高炉炼铁，常用到的原料有铁矿石、焦碳、石灰石和空气。其中，焦碳的作用是                                                 。(仅答一点)

（4）由于铁的氧化物中Fe₃O₄和FeO均为黑色，实验室用CO还原Fe₂O₃得到的铁中是否会含有Fe₃O₄和FeO，某同学设计了下列探究实验。

资料：FeCl₃溶液与铁发生的反应是2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，但FeCl₃溶液不与Fe₃O₄、FeO反应；含有Fe³⁺的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，利用该反应可检验Fe³⁺的存在。

【提出问题】CO还原Fe₂O₃得到黑色产物的成分是什么?

【猜  想】

猜想l：Fe            猜想2：Fe和Fe₃O₄；

猜想3：Fe和FeO；    猜想4:                          。

【实验探究】限选试剂：C0、盐酸、澄清石灰水、KSCN溶液、FeCl₃溶液。

实验操作	实验现象	实验结论
Ⅰ取少量黑色产物加入到装有足量FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后过滤，对过滤所得固体用蒸馏水洗涤。	黑色固体部分溶解。	猜想2和4都 不成立。
Ⅱ                                                           ，                                               。	黑色固体全部溶解，溶液 不变红色。
Ⅲ另取少量黑色产物装入玻璃管中，通入C0，一段时间后加热，并将反应后的气体通入装有一定量的                    的烧杯中。	。	猜想l不成立， 猜想3成立。

Answer

（1）Fe2O3 （2）Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O

（3）生成用于还原铁矿石的还原性物质CO（或提供炼铁需要的热量）

（4）【猜想】猜想4：Fe、Fe3O4和FeO

【实验探究】①取第Ⅰ步过滤所得固体装入试管中，加入足量的盐酸，随后滴入几滴（或少量）KSCN溶液 ②澄清石灰水 ③澄清石灰水变浑浊

【解析】

试题分析：（1）赤铁矿的主要成分为氧化铁，其化学式是Fe2O3。

（2）根据题意可知：反应物为Fe3O4和盐酸；生成物中氯化亚铁和氯化铁的化学计量数之比为1：2，同时反应还会生成水。所以化学方程式为Fe3O4+8HCl= FeCl2+2FeCl3 +4H2O。

（3）高炉炼铁中焦碳的作用是1、提供炼铁需要的热量；2、生成用于还原铁矿石的还原性物质CO。

（4）【猜想】固体还可能是Fe、Fe3O4和FeO的混合物。

Ⅰ中黑色固体部分溶解，说明其中含一部分铁。结合结论“猜想2和4都不成立”可说明Ⅱ的目的是验证四氧化三铁不存在。所以操作可为：取第Ⅰ步过滤所得固体装入试管中，加入足量的盐酸，随后滴入几滴（或少量）KSCN溶液。由于观察到溶液不变红色，可说明Fe3+的盐溶液不存在，即可说明四氧化三铁不存在。

Ⅲ中结论为：猜想l不成立，猜想3成立。由于上面的操作中已经说明铁的存在，所以此操作只需要验证氧化亚铁的存在即可。由于FeO可与C0反应生成二氧化碳，二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊。所以操作可为：另取少量黑色产物装入玻璃管中，通入C0，一段时间后加热，并将反应后的气体通入装有一定量的澄清石灰水的烧杯中。当观察到澄清石灰水变浑浊，即可说明氧化亚铁的存在。所以结论为猜想l不成立，猜想3成立。

考点：科学探究