善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要方法。某研究性学习小组的同学在学习铁及其化合物知识时进行了系列研究。
I．提出问题
问题1：铁为何称为黑色金属？
问题2：铁和氧气在不同条件下能发生哪些反应？
问题3：铁有多种氧化物，它们的性质有哪些差异？
问题4：钢铁厂在选矿时，如何测定铁矿石中的含铁量？
问题5：用一氧化碳还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗？
II．解决问题
【问题1】上网查寻，有两种说法：
a．因为在铁表面有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。
b．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。
（1）你认为正确的说法是（填"a"或"b"）。
【问题2】通过学习，已经知道铁丝在潮湿的空气中能生锈，也能在纯氧中燃烧。
（2）请写出一种防止钢铁生锈的方法。
（3）请写出铁丝在纯氧中燃烧的化学方程式 。
【问题3】查阅资料：
a．铁常见的氧化物有氧化铁(
)、四氧化三铁(
)和氧化亚铁
)。
b．四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体，可以近似地看作是氧化亚铁和氧化铁的化合物，它不溶于水，能与酸反应生成两种盐。
c．氧化亚铁是不溶于水的黑色粉末，能与酸反应，无磁性，也不能被磁铁吸引。
（4）请写出四氧化三铁与盐酸反应的化学方程式。
（5）有一包黑色粉末；可能是铁粉、
粉末、
粉末中的一种，请你设计一 种实验方案进行鉴别。
【问题4】同学们参观了某钢铁厂，了解到钢铁厂在选矿时测定铁矿石中含铁量的方法较多。小明结合所学知识，设计了如图所示的实验装置测定某赤铁矿样品中
的质量分数。他称取l0.0g赤铁矿，当赤钛矿中的
全部还原为
时，剩余固体在
的保护下冷却、称量，质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与
反应）。
（6）图中酒精灯的作用是。
（7）该赤铁矿中
的质量分数为（列出计算过程）。
【问题5]在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的
与
进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线，如图所示：
（8）根据图像分析，写出P点时固体成分的化学式，固体质量由48.0g变为46.4g的过程中发生反应的化学方程式为。
化学小组同学取一定量碳酸钙固体高温煅烧一段时间，冷却后，对剩余固体成分进行如下探究。
【提出问题】剩余固体成分是什么？
【查阅资料】工业上通常采用高温煅烧石灰石的方法制生石灰，化学方程式为：CaCO3高温CaO+CO2↑。
【猜想与假设】剩余固体成分：
I．全部是氧化钙 Ⅱ． Ⅲ．全部是碳酸钙
在老师指导下，小组同学设计如下实验，探究上述猜想是否成立。
【进行实验】
①甲同学取一定量的剩余固体于试管中，加入一定量的水振荡，有白色不溶物。甲同学据此认为试管中的固体为碳酸钙，即猜想Ⅲ成立。乙同学认为上述实验不足以证明猜想Ⅲ成立，其理由是 。
②乙同学取一定量的剩余固体于试管中，加入一定量的水，触摸试管外壁感觉发热，继续向试管中加入几滴稀盐酸，没有气泡产生。乙同学据此认为试管中的固体只有氧化钙，即猜想I成立。丙同学认为乙的实验不足以证明猜想I成立，理由是 。
③丙同学利用水、无色酚酞溶液和稀盐酸证明了猜想Ⅱ成立，请完成实验报告。
| 实验步骤 |
实验现象 |
实验结论 |
| |
|
猜想Ⅱ成立 |
【反思拓展】
工业制生石灰的过程中同时得到副产品二氧化碳。下列用途是利用二氧化碳化学性质的是 。
A.气体肥料 B.制干冰 C.制纯碱 D.制碳酸饮料
化学兴趣小组同学将铝丝插入硫酸铜溶液中时，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。生成了什么气体？同学们决定进行探究。
【提出猜想】放出的气体可能是SO2、O2、H2的一种或几种，提出猜想的依据是 。
【查阅资料】SO2易溶于水，化学性质与二氧化碳有相似之处，它能使澄清石灰水变浑浊，生成CaSO3。
【方案设计】依据上述猜想，实验小组同学分别设计了如下方案：
（1）甲同学认为是O2，则检验方法是_____________________________________。经检验不是O2。
（2）实验小组同学合作设计了如下组合实验方案，排除和验证猜想的气体。
【实验探究】实验开始时，先将收集到的气体从a通入一段时间后，再点燃C处酒精灯；这样操作的目的是 。
实验过程中发现A装置中溶液不变浑浊，C装置中表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色。
结论：铝丝与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是_________________。该气体与氧化铜的反应的化学方程式为 。
【思维拓展】由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有____________。
注意：答对（3）（4）奖励4分，但化学试卷总分不超过60分。
（3）丙同学用砂纸将截下的一段铝丝长时间用力反复打磨，然后将打磨后的铝丝放入硫酸铜溶液中，在横截面处现象明显，但在铝丝表面无明显现象，请问可能的原因是
（4）丁同学用试管取2ml硫酸铜溶液，向试管中滴加氢氧化钠溶液，刚开始并未发现预料中的蓝色沉淀现象，其原因是 。
小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬．好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加．
【知识回放】
金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn ________ Sn Pb（H） ________ Hg Ag Pt Au，请你在横线上填写对应金属的元素符号．
【作出猜想】
猜想1：Cr＞Fe＞Cu 猜想2：Fe＞Cu＞Cr
猜想3：你的猜想是________．
【查阅资料】
（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜．
（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液．
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸．
| 实验 |
试管1 |
试管2 |
试管3 |
| 实验操作 |
 |
 |
 |
| 实验现象 |
铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色 |
铬片表面产生气泡较快，溶液变为蓝色 |
________ |
【结论与解释】
（1）小聪得到的结论是猜想________正确．
（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是________．
【知识运用】
将铬片投入FeSO4溶液中，反应________（填“能”或“不能”）进行．若能进行，请你写出反应的化学方程式________．
一次趣味化学活动中，王老师向同学们展示了一瓶标签受损的无色溶液，如图所示．要求同学们进行探究：确认这瓶溶液是什么溶液？
【提出猜想】王老师提示：这瓶无色溶液只能是下列四种溶液中的一种：
①硫酸镁溶液 ②硫酸钠溶液 ③硫酸溶液 ④硫酸铵溶液
【查阅资料】（1）常温下，相关物质的溶解度如下：
| 物质 |
MgSO4 |
Na2SO4 |
（NH4）2SO4 |
H2SO4 |
| 溶解度 |
35.1g |
19.5g |
75.4g |
与水以任意比互溶 |
（2）（NH4）2SO4的水溶液显酸性．
【实验探究】（1）通过查阅资料，小明同学认为猜想________（填序号）不成立，原因是________________________________________________________________________．
（2）为确定其他几种猜想是否正确，小明同学继续进行探究：
| 实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
| ①取该溶液少许于试管中，向其中滴加几滴________溶液 |
溶液中有白色沉淀生成 |
猜想①成立 |
| ②用玻璃棒蘸取少许原溶液滴在pH试纸上，并跟标准比色卡对照 |
溶液pH小于7 |
猜想③成立 |
小雅同学认为小明的实验操作②的结论不正确，她的理由是________________________．
（3）请你设计实验方案，确认该溶液是硫酸铵溶液并完成实验报告：
| 实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
| 取该溶液少许于试管中，________ |
________ |
猜想④成立，该反应的化学方程式为________ |
一次趣味化学活动中，王老师向同学们展示了一瓶标签受损的无色溶液，如图所示．要求同学们进行探究：确认这瓶溶液是什么溶液？
【提出猜想】王老师提示：这瓶无色溶液只能是下列四种溶液中的一种：
①硫酸镁溶液 ②硫酸钠溶液 ③硫酸溶液 ④硫酸铵溶液
【查阅资料】（1）常温下，相关物质的溶解度如下：
| 物质 |
MgSO4 |
Na2SO4 |
（NH4）2SO4 |
H2SO4 |
| 溶解度 |
35.1g |
19.5g |
75.4g |
与水以任意比互溶 |
（2）（NH4）2SO4的水溶液显酸性．
【实验探究】（1）通过查阅资料，小明同学认为猜想________（填序号）不成立，原因是________________________________________________________________________．
（2）为确定其他几种猜想是否正确，小明同学继续进行探究：
| 实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
| ①取该溶液少许于试管中，向其中滴加几滴________溶液 |
溶液中有白色沉淀生成 |
猜想①成立 |
| ②用玻璃棒蘸取少许原溶液滴在pH试纸上，并跟标准比色卡对照 |
溶液pH小于7 |
猜想③成立 |
小雅同学认为小明的实验操作②的结论不正确，她的理由是________________________．
（3）请你设计实验方案，确认该溶液是硫酸铵溶液并完成实验报告：
| 实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
| 取该溶液少许于试管中，________ |
________ |
猜想④成立，该反应的化学方程式为________ |
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