【題目】研究小組進(jìn)行木炭還原氧化鐵的探究活動。將木炭、氧化鐵及試管充分烘干,并將木炭和氧化鐵混合均勻、研磨。取適量上述混合物于試管中,用圖1所示的裝置加熱(試管豎直向上,可使加熱時的熱量盡少散失)。

【提出問題】實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,試管中的剩余固體X含有哪些成分,質(zhì)量分別是多少?

【查閱資料】

鐵的氧化物還原時,是從高價鐵的氧化物逐級還原成低價鐵的氧化物,最后還原成金屬鐵。氧化物及其部分性質(zhì)如下

紅色固體; 均為黑色固體。其中,具有很好的磁性,能被磁鐵吸引。三種氧化物均不溶于水,但能溶于稀鹽酸,分別發(fā)生如下反應(yīng):

Fe2O3+6HCl ══ 2FeCl3+3HO

Fe3O4+8HCl ══ 2FeCl3+FeCl2+4H2O

FeO+2HCl ══ FeCl2 + H2O

黃色的溶液中滴入無色的KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色,該實(shí)驗(yàn)常用于檢驗(yàn)溶液遇單質(zhì)鐵發(fā)生反應(yīng):2FeCl3 + Fe = 3FeCl2,溶液變?yōu)闇\綠色。

【猜想】固體X可能含有:

實(shí)施實(shí)驗(yàn)

目的:確定固體X的組成。

步驟

操作

主要現(xiàn)象

結(jié)論

I

取部分冷卻后的固體X倒在濾紙上,用磁鐵充分吸引。

部分固體被吸引到磁鐵上

可能有

II

取濾紙上的剩余固體少量,放入圖2所示的試管a中,通入氧氣,用酒精燈加熱。

固體劇烈燃燒, b中溶液變渾濁

一定有

III

另取濾紙上的剩余固體少量,放入試管中,加入足量的稀鹽酸。

無明顯現(xiàn)象

一定沒有

IV

取步驟I磁鐵上的固體少量,放入試管中,逐滴加入稀鹽酸。

產(chǎn)生

一定有

V

在步驟IV所得溶液中逐滴加入 。

溶液不變紅色

一定沒有

反思改進(jìn)

同學(xué)們討論發(fā)現(xiàn),用上述實(shí)驗(yàn)方法不能確定固體X中一定沒有,理由是 。

為確定固體X中是否含Fe3O4并測定其中各成分的質(zhì)量,同學(xué)們又進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):

步驟

操作

數(shù)據(jù)

I

重新取部分冷卻至室溫的固體X,稱量其質(zhì)量為m1。

m1 = 17.9 g

II

將稱量好的固體X全部放入圖3所示的錐形瓶中,稱量整套裝置及藥品的質(zhì)量為m2;打開分液漏斗旋塞,放入足量稀鹽酸后關(guān)閉旋塞,待沒有氣泡產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫,再次稱量整套裝置及藥品的質(zhì)量m3。

m2 = 317.9 g

m3 = 317.3.g

III

將錐形瓶中剩余的固體過濾、洗滌并干燥,稱量其質(zhì)量為m4

m4 = 1.1 g

獲得結(jié)論

(1)為確定固體X中是否含,m1~m4中應(yīng)該用到的數(shù)據(jù)有

(2)固體X的成分及質(zhì)量分別是 。

答案【猜想】;【實(shí)施實(shí)驗(yàn)】III. ;IV.氣泡;V.溶液;【反思改進(jìn)】固體X中如果含有,步驟V中加入鹽酸后,由于鐵與氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵,遇硫氰化鉀溶液也不變?yōu)檠t色.【獲得結(jié)論】(1)m1、m2、m3和m4;(2):1.1g;:16.8g

解析【猜想】根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知剩余固體X中可能還含有;

【實(shí)施實(shí)驗(yàn)】III. 因?yàn)檠趸瘉嗚F和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵,使溶液呈淺綠色,氧化鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵,使溶液呈黃色,所以如果取濾紙上的剩余固體少量,放入試管中,加入足量的稀鹽酸,沒有明顯現(xiàn)象,說明一定沒有;IV.因?yàn)殍F與稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣,所以取步驟I磁鐵上的固體少量,放入試管中,逐滴加入稀鹽酸,如果有氣泡產(chǎn)生,則固體中一定含有鐵;V. 因?yàn)樗难趸F與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氯化亞鐵及水,且黃色的溶液中滴入無色的溶液,溶液變?yōu)榧t色,所以在步驟IV所得溶液中逐滴加入溶液,若固體中不含有四氧化三鐵,則溶液不變紅色;

【反思改進(jìn)】又因?yàn)?/span>溶液遇單質(zhì)鐵發(fā)生反應(yīng):可知,如果固體X中含有,步驟V中加入鹽酸后,由于鐵與氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵,遇硫氰化鉀溶液也不變?yōu)檠t色.

【獲得結(jié)論】(1)要確定固體X中是否含,由表格中的數(shù)據(jù)可知m1是固體總質(zhì)量,m2和m3的質(zhì)量差為鐵與酸反應(yīng)生成的氫氣質(zhì)量,即:317.9g-317.3g=0.6g;m4是不與酸反應(yīng)的碳的質(zhì)量,即17.9g固體中含有1.1g的碳;因此要測定固體X中是否含有四氧化三鐵,需要m1、m2、m3和m4四個數(shù)據(jù).

設(shè)固體混合物中含有鐵的質(zhì)量為x,

56 2

x 0.6g

56:x=2:0.6g x=16.8g

所以固體X中含有:1.1g;:16.8g,不含有四氧化三鐵.

試題分析:【猜想】根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行猜想;【實(shí)施實(shí)驗(yàn)】根據(jù)氧化亞鐵、四氧化三鐵、鐵與稀鹽酸的反應(yīng)現(xiàn)象,以及氯化鐵與氰化鉀溶液反應(yīng)的顏色變化分析;【反思改進(jìn)】根據(jù)鐵與氯化鐵反應(yīng)會生成氯化亞鐵,氯化亞鐵遇氰化鉀不變紅色分析;【獲得結(jié)論】根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知m1是固體總質(zhì)量,m2和m3的質(zhì)量差為鐵與酸反應(yīng)生成的氫氣質(zhì)量,即:317.9g-317.3g=0.6g;m4是不與酸反應(yīng)的碳的質(zhì)量,即17.9g固體中含有1.1g的碳分析;根據(jù)反應(yīng)中生成氫氣的質(zhì)量可以計算固體中鐵的質(zhì)量,根據(jù)鐵和碳的質(zhì)量可以判斷固體中是否含有四氧化三鐵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某化學(xué)興趣小組按照課本實(shí)驗(yàn)方法(如下圖),做木炭與氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時,發(fā)現(xiàn)很難觀察到紫紅色銅的生成,卻往往有暗紅色固體出現(xiàn)。他們決定對這個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究和改進(jìn)。

【提出問題】暗紅色的固體是什么?如何選擇合適條件,使木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯?

【查閱資料】銅有+1 和+2 兩種化合價,通常情況下,氧的化合價為-2,碳的化合價為+4 或-4。

【猜想與假設(shè)】

(1)同學(xué)們認(rèn)為這種暗紅色固體可能是一種化合物,并猜測它的化學(xué)式為 。

(2)同學(xué)們還認(rèn)為,通過改變反應(yīng)物的狀態(tài)、質(zhì)量比,以及反應(yīng)裝置,可以使該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

更加明顯,減少出現(xiàn)暗紅色固體的情況。

【分析與交流】

(1)小吳建議用超細(xì)炭粉與氧化銅粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。你認(rèn)為這樣建議的原理是 ;反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(2)小周建議用圖乙裝置替代甲裝置。與甲相比較,乙裝置中將試管直立放置的好處是 。

【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】

同學(xué)們決定按改進(jìn)后的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),他們在檢驗(yàn)了乙 后,往試管中加入已干燥的藥品并開始加熱,當(dāng)看到澄清的石灰水剛出現(xiàn)渾濁時, (填“可以”或“不能”)確定氧化銅和炭粉已經(jīng)開始反應(yīng)。不久,即可看到試管底部變紅熱,停止加熱后,仍能看到紅熱現(xiàn)象,并沿試管底部自下而上蔓延,這個現(xiàn)象說明該反應(yīng)是 (填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。待產(chǎn)物冷卻后,同學(xué)們終于找到了期待已久的紫紅色銅珠,實(shí)驗(yàn)獲得了圓滿成功。

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】根據(jù)裝置圖回答。

.寫出圖中儀器a的名稱是 ,儀器b的名稱 。

.在圖中若用無水醋酸鈉和堿石灰兩種固體藥品加熱制取甲烷氣體,可選用的發(fā)生裝置是 ;裝置B 和C都可以用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 ;裝置B和C相比,B裝置的優(yōu)點(diǎn)是 。

.以下收集裝置中能用于收集氧氣的是

.以下具有啟普發(fā)生器功能的簡易氣體發(fā)生裝置是 。

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列物質(zhì)露置于空氣中,一段時間后,質(zhì)量減小的是

A.碳酸鈣 B.氯化鈉 C.濃鹽酸 D.氫氧化鈉

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】不屬于碳的同素異形體的是

A.活性炭 B.金剛石 C.石墨 D.C60

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】廢棄的易拉罐和塑料瓶屬于

A.廚余垃圾 B.可回收物 C.有害垃圾 D.其他垃圾

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】將鐵粉加到一定量的硝酸銀、硝酸銅和硝酸鋅的混合溶液中,充分反應(yīng)后過濾,在濾渣中加入稀鹽酸,無明顯現(xiàn)象。則所得濾液中

A.只含有硝酸鋅 B.一定含有硝酸鋅和硝酸亞鐵

C.一定沒有硝酸銀 D.一定沒有硝酸銀和硝酸銅

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列肥料中屬于鉀肥的是

A.碳酸氫銨 B.草木灰 C.硝酸銨 D.過磷酸鈣

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論或說法不合理的是( )

A.甲裝置中玻璃導(dǎo)管內(nèi)水柱上升,說明此裝置氣密性良好

B.乙實(shí)驗(yàn)中A燒杯中酚酞試液變紅,可以說明微粒是不停運(yùn)動的

C.丙實(shí)驗(yàn)中鎂在二氧化碳中劇烈燃燒,說明助燃物不僅僅是氧氣

D.丁實(shí)驗(yàn)中可用硫燃燒來測定空氣中氧氣的體積含量

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同步練習(xí)冊答案