题目内容

【题目】某同学利用如图装置探究铁与氧化铁化合的生成物成分。

(1)【认识仪器】由仪器N可知该反应的条件是
(2)【查阅资料】铁的氧化物中只有Fe3O4能被磁铁吸引。
某些铁的氧化物加热时能与氧气反应。
【提出猜想】猜想①是FeO;
猜想②是Fe3O4
猜想③是FeO和Fe3O4混合物。
【实验步骤】
①连接组装仪器,检查装置的气密性,方法是:关闭弹簧夹M,
②称取16.0g氧化铁粉末与质量为m的铁粉,均匀混合后,放入玻璃管。
③通入CO2 , 当观察到明显现象时,夹上弹簧夹M,开始加热玻璃管。
④当固体全部呈黑色后,停止加热,。将玻璃管中黑色粉末倒在滤纸上,取样,滴加稀盐酸,无气泡产生,用磁铁吸引,粉末被部分吸引。
(3)【实验结论】猜想成立。所加铁粉质量m的范围是
(4)【问题讨论】实验中澄清石灰水的主要作用是

【答案】
(1)高温
(2)将导管末端放入水中,双手紧贴玻璃管外壁(微微加热玻璃管),导管口有气泡冒出,松手(停止加热)后,导管口形成一段稳定水柱,继续通二氧化碳气体直到玻璃管冷却
(3)③,1.4g~5.6g
(4)判断玻璃管中空气是否已排尽
【解析】【认识仪器】仪器N是酒精喷灯,可知该反应需要高温;

【实验步骤】①检查装置的气密性时,可以关闭弹簧夹M,将导管末端放入水中,双手紧贴玻璃管外壁(微微加热玻璃管),导管口有气泡冒出,松手(停止加热)后,导管口形成一段稳定水柱,说明气密性良好。④实验结束前,为防止灼热的生成物与空气接触发生反应,应继续通入原来的气体,直到生成物冷却为止;

【实验结论】生成的黑色粉末能被磁铁完全吸引,说明铁与氧化铁化合的生成物的成分为FeO和Fe3O4

假设铁与氧化铁完全反应生成氧化亚铁,需要铁的质量为a

Fe2O3+

Fe 3FeO

160

56

16.0g

a

a= 5.6g

假设产物只有四氧化三铁,需要的铁的质量为b

4Fe2O3+

Fe 3Fe3O4

640

56

16.0g

b

b=1.4g

若黑色固体不能被磁铁全部吸引,且滴加稀盐酸,无气泡产生,说明剩余固体中含有氧化亚铁,并且没有铁单质;所以所加铁粉的质量范围是1.4g~5.6g;

【问题讨论】上述探究实验中使用CO2可以起到排除空气,作保护气,防止铁粉被氧化的作用;试管中的澄清的石灰水变浑浊;判断玻璃管中空气是否已排尽。
所以答案是:高温、将导管末端放入水中,双手紧贴玻璃管外壁(微微加热玻璃管),导管口有气泡冒出,松手(停止加热)后,导管口形成一段稳定水柱、继续通二氧化碳气体直到玻璃管冷却、③、1.4g~5.6g、判断玻璃管中空气是否已排尽。
【考点精析】利用铁的冶炼和铁锈的主要成分对题目进行判断即可得到答案,需要熟知铁冶炼的原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气;常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是Fe3O4 )、赤铁矿(主要成分是Fe2O3 );铁生锈的条件是:铁与O2、水接触(铁锈的主要成分:Fe2O3XH2O).

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