中考题原创：磁性材料四氧化三铁

【中考题原创】
磁性材料四氧化三铁
湖北省石首市文峰中学刘涛
【背景资料】四氧化三铁（Fe3O4）是一种具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁，可近似地看作是氧化亚铁与氧化铁组成的化合物（FeO·Fe2O3）。

可用作颜料和抛光剂，还用于制造录音磁带和电讯器材。

储存时应贮存于通风，干燥的库房中。

包装应密封、防潮。

避免高温，并与酸、碱物品隔离存放。

【知识链接】纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。

细铁丝在氧气中燃烧，火星四射，放出大量热生成黑色固体；铁在高温下与水蒸气发生置换反应，生成四氧化三铁和氢气。

四氧化三铁与稀盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水。

【中考题原创】
1．下列物质中，属于纯净物的是（）
A．洁净的空气B．纯净的食盐水C．pH＝7的溶液D．四氧化三铁
2．四氧化三铁是一种常用的磁性材料。

下列有关性质中属于化学性质的是（）
A．四氧化三铁是黑色固体B．四氧化三铁能溶于稀盐酸
C．四氧化三铁具有磁性D．四氧化三铁不溶于水
3．四氧化三铁（Fe3O4）中铁元素的化合价有＋2和＋3价，其化学式可改写为FeO·Fe2O3，四氧化三铅（Pb3O4）中铅的化合价为＋2和＋4价，其化学式可改写为（）
A．．2PbO·PbO2 B．PbO·Pb2O3C．Pb2O·PbO3D．PbO·PbO2
4．纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。

下列说法不正确的是（）
A．纳米铁粉燃烧的化学方程式为3Fe＋2O2Fe3O4
B．水可防止生成物溅落炸裂瓶底
C．激光手电照射使纳米铁粉的着火点降低
D．气球先膨胀后又变小
5．纳米铁粉在空气中能自燃并生成一种红色氧化物。

对比铁丝在空气中不能燃烧，而在氧气中能剧烈燃烧的事实，某同学得出的下列结论不正确的是（）
A．纳米铁粉在空气中自燃的产物不是四氧化三铁
B．相同的反应物在不同条件下生成物可能不同
C．有些物质燃烧时温度不需要达到着火点
D．反应物间的接触面积大小是反应能否发生的因素之一
6．食品保鲜所用的“双吸剂”，是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按一定比例组成的混合物，可吸收氧气和水。

下列分析不正确的是（）
A．“双吸剂”中的生石灰有吸水作用
B．还原铁被氧化的产物的主要成分是四氧化三铁
C．氯化钠能影响还原铁被氧化的速率
D．食品“双吸剂”可用于测定空气中氧气的体积分数
7．实验室里，用如右图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。

关于该实验，下列说法错误的是（）
A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B．实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
C．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
D．反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成
8．我国研究团队设计了一种高效稳定的Na-Fe3O4/多功用复合催化剂，具有特殊的性质和功能，纳米四氧化三铁具有类似人工模拟酶的催化性能。

⑴在高温条件下用普通铁粉和水蒸气反应，得到粉末状的四氧化三铁和氢气。

该反应的基本类型为。

⑵四氧化三铁可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。

请写出四氧化三铁与盐酸反应的化学方程式。

9．用化学方程式解释下列现象：
⑴铁与水蒸气在加热条件下生成四氧化三铁和氢气．反应的化学方程式为。

⑵为适应火车提速，沪宁线原有的短轨已全部连接为超长轨，技术人员用铝粉和氧化铁粉末在高温下使之反应，产生铁和氧化铝，生成红热的铁水来填充缝隙，该反应的化学方程式是：
2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，该反应属于。

⑶将一根银白色的铁丝伸入到了一种蓝色的液体中，片刻后取出，铁丝表面覆盖了一层红色的物质，该反应的化学方程式为。

10．常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。

小明很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反虚后的产物。

⑴试管尾部放一团湿棉花的目的是_______________。

⑵探究生成的气体是什么？
用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中。

说明生成的气体是___。

⑶探究试管中剩余固体成分是什么？
常见铁的氧化物FeO Fe2O3Fe3O4
颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体
能否被磁铁吸引否否能
【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。

【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe3O4；猜想二：剩余固体是________。

【实验探究】
实验操作实验现象及结论
【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为___________________________________。

【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe2O3，理由是_______________________________。

11．一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁（黑色）、铁。

实验一：某化学兴趣小组的同学设计了如图1所示的实验装置测定某赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数。

他们称取l0.0g赤铁矿，当赤钛矿中的Fe2O3全部还原为Fe时，剩余固体在CO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CO反应）。

⑴实验过程中可观察到的现象是；
⑵实验结束时继续通入一氧化碳的目的是；
⑶该赤铁矿中Fe2O3的质量分数为80%；
实验二：在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的CO与Fe2O3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2所示：
⑷根据图象分析写出P点时固体成分的化学式Fe；
⑸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。

12．高温下一氧化碳与氧化铁反应最终生成铁和二氧化碳。

⑴根据化学方程式计算，16g氧化铁完全反应最多生成铁的质量。

⑵实验过程中，当16g氧化铁全部变为黑色粉末时停止加热，反应生成5.6g二氧化碳，测得黑色粉末中有2.8g铁，还有一种铁的氧化物（铁的氧化物中，氧化亚铁和四氧化三铁是黑色）。

计算确定黑色粉末中的氧化物是氧化亚铁还是四氧化三铁。

参考答案
1～7．D、B、A、C、C、B、D。

8．⑴置换反应；⑵Fe3O4＋8HCl＝FeCl2＋2FeCl3＋4H2O；
9．⑴3Fe＋4H2O（气）Fe3O4＋4H2；⑵置换反应；⑶Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu等。

10．⑴提供水蒸气；⑵H2⑶【猜想与假设】猜想二：剩余固体是Fe3O4
【实验探究】
实验操作实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸。

若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体是Fe3O4。

若固体全部溶解，有气泡冒出，剩
余固体是Fe与Fe3O4。

【实验结论】3Fe＋4H2O（气）Fe3O4＋4H2
【反思与交流】Fe2O3红棕色粉末
11．⑴红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊；⑵防止生成的铁被空气中的氧气氧化；⑶80%；
⑷3Fe2O3 +CO2Fe3O4＋CO2。

12．⑴11.2g；⑵四氧化三铁。