Question

某活動小組根據(jù)下圖所示進行模擬煉鐵的實驗，并對產(chǎn)物的成分進行探究．

Ⅰ．定性探究
【提出問題】黑色粉末A可能是什么呢？
【進行猜想】（1）小明認為黑色粉末A全部是鐵粉．請寫出鐵粉與CuSO₄溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．實驗過程中采取了過濾，該操作中用到的玻璃儀器有

 

、

 

和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是

 

．
（2）小華認為小明的猜想是錯誤的，理由是

 

．
（3）小華提出了猜想①和猜想②，請結(jié)合所學(xué)知識補充余下的一個猜想．
猜想①：黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成；猜想②：黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成；猜想③：

 

．
【查閱資料】

鐵的氧化物	Fe2O3	Fe3O4	FeO
顏色	紅棕	黑	黑
物理性質(zhì)	不能被磁鐵吸引	能被磁鐵吸引	不能被磁鐵吸引
化學(xué)性質(zhì)	可溶于稀硫酸，但不生成氣體	常溫下不溶于稀硫酸	可溶于稀硫酸，但不生成氣體

【實驗探究】

方案	實驗操作	可能的現(xiàn)象	結(jié)論
①	取適量黑色粉末A用磁鐵吸引	黑色粉末全部被吸引	猜想①正確
②	取適量黑色粉末A用磁鐵吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正確
③			猜想③正確

【反思評價】小娟認為方案②中得出的結(jié)論不正確，其理由是

 

．
【得出結(jié)論】在高溫下，一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)可生成鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵．請寫出只生成氧化亞鐵的方程式

 

．
Ⅱ．定量探究
為了分析黑色粉末A中鐵的質(zhì)量分數(shù)，設(shè)計了如下實驗方案：一定量的A與足量的稀硫酸反應(yīng)并測產(chǎn)生H₂的體積．
為了達到實驗?zāi)康那也蛔尞a(chǎn)生H₂的速率過快，發(fā)生裝置和收集裝置應(yīng)選下圖中的

 

組合（填序號）．

測得數(shù)據(jù)如：[該條件下氫氣的密度為0.09g/L]
稱量4g A

加入足量的稀H2SO4

充分反應(yīng)后

收到氣體體積800mL
請計算黑色粉末A中鐵的質(zhì)量分數(shù)．（請寫出計算過程）

Answer 1

考點：鐵的冶煉,過濾的原理、方法及其應(yīng)用,金屬的化學(xué)性質(zhì)

專題：金屬與金屬材料

分析：Ⅰ定性探究
【進行猜想】（1）鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅；過濾時用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒等；
（2）鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅；
（3）黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵組成，或黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵組成，或黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成；
【實驗探究】根據(jù)實驗現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)論可以進行相關(guān)方面的判斷；
根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書寫化學(xué)方程式．
Ⅱ、根據(jù)鐵和稀硫酸反應(yīng)常溫下進行，反應(yīng)物是固液混合狀態(tài)選擇氣體的發(fā)生裝置；根據(jù)氫氣的質(zhì)量算出鐵的質(zhì)量，再用鐵的質(zhì)量除以鐵樣品的質(zhì)量．

解答：解：Ⅰ【進行猜想】
（1）鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅；過濾時用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒等；玻璃棒的作用是引流液體；故填：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；燒杯、漏斗；引流．
（2）因為加入足量的硫酸銅溶液后過濾，還有黑色粉末存在，所以黑色粉末A不可能全部是鐵粉．
故填：加入足量的硫酸銅溶液后過濾，還有黑色粉末存在．
（3）黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵組成，或黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵組成，或黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成．
故填：黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成．
【實驗探究】
取適量黑色粉末B，用磁鐵吸引，黑色粉末部分被吸引，說明黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成，猜想③正確．
故填：取適量黑色粉末B，用磁鐵吸引；黑色粉末部分被吸引．
【反思評價】小娟認為方案②中得出的結(jié)論不正確她認為含有四氧化三鐵時，也發(fā)生同樣的現(xiàn)象；
【得出結(jié)論】一氧化碳和氧化鐵在一定條件下反應(yīng)生成氧化亞鐵和二氧化碳的反應(yīng)方程式為：Fe₂O₃+CO

高溫  .

2FeO+CO₂．
Ⅱ、鐵和稀硫酸反應(yīng)常溫下進行，反應(yīng)物是固液混合狀態(tài)，分液漏斗能控制酸的滴加速度，測產(chǎn)生H₂的體積選⑧，選擇②④⑧；
生成氫氣的質(zhì)量為0.09g/L×0.8L=0.072g：，設(shè)要生成0.072g氫氣，需要鐵質(zhì)量為X則：
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
X             0.072g
根據(jù)：

56

X

=

2

0.072g

解得X=2.056g，則該黑色粉末A中鐵的質(zhì)量分數(shù)是

2.056g

4g

×100%=50.14%．
故答案：Ⅰ、【進行猜想】
（1）Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；燒杯，漏斗；引流；
（2）與足量硫酸銅溶液反應(yīng)后有黑色粉末B；
（3）猜想③；黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵（FeO）和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成；
【實驗探究】③用磁鐵吸引；黑色粉末B部分被吸引；
【反思評價】黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵（FeO）和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成也會出現(xiàn)黑色粉末A部分被吸引
【得出結(jié)論】Fe₂O₃+CO

高溫  .

2FeO+CO₂；
Ⅱ、②④⑧；50.14%．

點評：化學(xué)實驗現(xiàn)象是化學(xué)實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，有助于提高觀察實驗、進行實驗的能力．所以，對化學(xué)實驗不僅要認真觀察，還應(yīng)掌握設(shè)計實驗、觀察實驗現(xiàn)象的方法．