Question

鐵和四氧化三鐵及其他含鐵物質的性質、轉換、用途是初中化學常見的知識內容。某興趣小組同學在《培養(yǎng)中學生基本科學素養(yǎng)的化學實驗教學研究》課題組老師的帶領下開展了系列研究。

I：鐵和四氧化三鐵的轉換：

i．鐵在氧氣里燃燒

【探究一】探究鐵絲燃燒是否需要純氧

【實驗內容】取0.33mm的鐵絲，分別在體積分數(shù)為90%、70%、65%、60%、55%的氧氣中進行實驗，實驗現(xiàn)象：

O2%	90%	70%	65%	60%	55%
實驗現(xiàn)象	燃燒劇烈，燃燒時間長，效果好	燃燒比90%弱，燃燒時間短，實驗成功	燃燒比70%弱，燃燒時間比70%短，實驗成功	燃燒比65%弱，燃燒時間更短，實驗成功	難以燃燒，只是發(fā)紅

【結論】就0.33mm鐵絲而言，依據(jù)上表燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù)為       ，且氧氣濃度越大，燃燒越劇烈。

【反思】所有鐵絲的燃燒所需氧氣最低濃度為上述結論     （填“是”或“不”）合理，理由是                                      。

ii：鐵和四氧化三鐵在轉換時的應用：

在焊接兩根鐵軌時，為確保施工質量，工程技術人員常用到一種叫做“引火鐵”的反應活性材料，“引火鐵”（極細的鐵粉）是一種準納米材料，它在空氣中可以自燃。某化學興趣小組根據(jù)上述原理設計在實驗室制備其過程如下：

⑴ 在高溫條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應，得到粉末狀的四氧化三鐵和氫氣。

⑵ 將四氧化三鐵粉末再在高溫條件下經(jīng)過與上述過程相反的反應生成“引火

鐵”粉末。請分別用以下兩套裝置，制取四氧化三鐵和“引火鐵”。

（注：裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設備等在圖中均已略去）

填寫下列空白：

（1）寫出實驗過程中第⑴、⑵兩個步驟中的任一反應方程式：            ；

（2）在實驗裝置中，燒瓶B的作用是                                  ；

（3）實驗時試管A中加入的固體是          ；

（4）在試管H中反應進行H₂還原Fe₃O₄前，在I出口處必須先                。

II：在實驗室中模擬煉鐵化學原理的實驗，對固體產物成分等進行探究

【設計實驗】用一氧化碳還原純凈的氧化鐵粉末，

實驗裝置如右圖。

【進行實驗】該小組按上述實驗設計，在一定

溫度下進行了實驗，測得下列數(shù)據(jù)：

①反應前玻璃管和內盛氧化鐵粉末的

總質量66g(玻璃管的質量為60g)

          ②反應后玻璃管和內盛黑色固體的總質量65.8g(冷卻到室溫稱量)

【得出結論】通過實驗中獲得的數(shù)據(jù)進行計算，得出黑色固體粉末為           。

【反思與評價】 一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，可能會生成四氧化三鐵、氧化亞鐵等，那么要提高含鐵量可采用的方法是                       。

Answer 1

I：鐵和四氧化三鐵的轉換：

   i．鐵在氧氣里燃燒

                60%        不合理，沒有考慮鐵絲的粗細

ii：鐵和四氧化三鐵在轉換時的應用：

 

(1)

(2) 產生水蒸氣

(3) 普通鐵粉

(4)檢驗氫氣的純度。

  II：在實驗室中模擬煉鐵化學原理的實驗，對固體產物成分等進行探究

            黑色固體粉末為   Fe₃O₄        （計算過程略）

            方法是：延長通入CO的時間、提高反應溫度、延長反應時間（答出一個即可）