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【查阅资料】资料一:Fe粉和Fe3O4粉末能被磁铁吸引而FeO(黑色)不能;
资料二:Fe3O4中铁元素有+2、+3两种化合价,其化学式可用FeO·Fe2O3的形式表示;
【提出猜想】黑色物质可能是Fe3O4、FeO和Fe粉中的一种或几种.
【进行实验】兴趣小组收集了CO与Fe2O3反应生成的黑色物质进行了下列实验:
(1)甲实验现象说明黑色物质中没有 _________ ,乙、丙实验现象说明黑色物质中没有 _________ ;
(2)生成的黑色物质应为Fe3O4;
(3)写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式 _________ ;
【拓展探究】同学们对Fe3O4产生了兴趣,从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档Fe3O4粉的工艺流程简图.
【生产流程】
资料一:硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如下表所示:
资料三:获得Fe3O4的反应原理为:Fe(OH)2+2Fe(OH)3
【问题讨论】(1)溶解时,用50℃至80℃的热水目的是_________.
(2)写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式_________;
(3)上述过程中,要控制“通一定量空气”的目的是_________.
(4)要使四氧化三铁的产率最高,则上述流程中产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳质量比为_________.
(5)副产品P是硫酸钠,由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→______→ _____ →d.
a.过滤 b.加热浓缩 c.冷却结晶 d.晶体加热至完全失去结晶水
【组成确定】为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质,同学们又进行了下列实验探究.
【查阅资料】
资料一:难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水(反应中各种元素的化合价不变);
资料二:Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的,先生成Fe3O4,再生成FeO(黑色),最后生成Fe;
【提出猜想】Fe3O4中可能含有的杂质是Fe2O3和FeO中的一种或两种.
【实验设计】同学们称取了23.28g该Fe3O4样品进行了下列实验:
甲组:(1)该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe3O4样品中的杂质.B中的最佳试剂是__________(填序号).
①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸 ④水
(2)上述实验过程中,CO气体除作为反应物外,还能起到的作用是:
①实验开始时,排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸;
②停止加热后,防止A中生成物被氧化,B中的溶液倒吸入A中;
③_________.
(3)乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析,你认为他们的理由是_________.
乙组:利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线(下图).
(2)通过计算确定:该Fe3O4样品中含有的杂质是_________,其中含Fe3O4的质量是_________g.(不需要写过程)
取锈铁样品12.6g置于装置D的硬质玻璃管中,加热一段时间至完全反应后得到固体的质量为8.4g,装置E增重8.4g.若将装置E换成装浓硫酸的洗气瓶F,重新按上述样品的用量和操作进行实验,若完全反应后得到固体的质量仍为8.4g,而装置F增重1.8g.
假设每步反应都完全进行并忽略空气对本实验的影响.
已知:
①铁生锈的过程为:Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3?xH2O;
②又知草酸(H2C2O4)分解的化学方程式为H2C2O4
③碱石灰的成份为:氢氧化钠和氧化钙的混合物.
(1)装置B的作用是______.
(2)理论上x=______;若没有装置C,则x的值将______(选填“偏大”或“偏小”或“不变”);样品中铁单质和Fe2O3?xH2O的质量比为______.
(3)该装置还存在的一个缺陷是______.
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一化学兴趣小组对某月饼包装盒中的“脱氧剂”很好奇,他们观察到“脱氧剂”外包装标注的成分为铁粉、活性炭和氯化钠,打开发现灰黑色的固体中还夹杂着少量红棕色粉末.
[资料获悉]铁系“脱氧剂”的作用原理是利用铁能被氧气氧化,从而达到除氧保鲜的目的.
[教师指导]铁被氧气氧化最终产物为红棕色的Fe2O3(其他产物忽略不计).
[探究目的]小组同学欲探究该“脱氧剂”是否已经失效(即单质铁是否已经完全被氧化),并测定各成分的质量分数,设计了以下探究实验.
[实验探究]
步骤1:小刚用磁铁接近样品,发现磁铁吸引了部分黑色固体.
步骤2:称取10.00 g样品与一烧杯中,加足量水充分搅拌溶解后,过滤,将滤渣洗涤、干燥、称得其质量为7.28 g.
步骤3:按如下装置,将得到的7.28 g固体与足量稀硫酸反应,用电子秤称得反应前后总质量差为0.15 g.
步骤4:将锥形瓶中反应后的液体过滤,并将滤渣洗涤、干燥后,称得其质量为1.20 g.
[交流讨论]
(1)由步骤1得出的结论是________.
(2)步骤2目的是________,检验该滤液中溶质的方法是________.
(3)步骤3中仪器A的名称为________.
小明认为0.15 g差值即为H2的质量,并由此计算出样品中单质铁的质量为4.20 g.
小华提出在装置的a导管处应该再连接一个盛有碱石灰的干燥管,他这样做的理由是________.
(4)如果步骤4中滤渣没有经过洗涤,则称得的质量________1.20 g(填“>”或“=”或“<”)
[教师指导]样品在稀硫酸中除了Fe、Fe2O3分别能与稀硫酸反应外,还存在反应:Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4.因此,小明用产生H2的质量计算样品中铁的质量不合理.实际上,样品中单质铁的质量应该是与酸反应消耗的铁和与Fe2(SO4)3反应消耗铁的质量总和.
[学生实验]小红将步骤3的装置进行了改进,重新称取10.00 g样品进行实验,并准确测得固体与足量稀硫酸反应前后总质量差为0.14 g.
[数据处理]由于反应过程较复杂,小组同学在老师的帮助下,推算出与Fe2(SO4)3反应消耗铁的质量为0.56 g.
[请你参与]
(1)写出Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式.
(2)请根据以上数据,计算该样品中各成分的质量分数.
(一)猜想与假设:
猜想一:固体为CuCO3,理由:
猜想二:固体为Cu(OH)2,理由:Na2CO3溶液呈
猜想三:固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物.
(二)资料查阅:
①结晶水合物受热后易失去结晶水,如CuSO4?5H2O
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②Cu(OH)2、CuCO3受热易分解,各生成对应的两种氧化物.
③无水氯化钙可做吸水剂;碱石灰的主要成分为氢氧化钠固体和氧化钙
(三)设计与实验:
Ⅰ.固体的获取:
(1)将反应后的固、液混合物经
Ⅱ.用下图所示方案,初步定性探究固体的成分.
(2)无色气体为
(3)加入足量铁屑发生反应的方程式为
结论:猜想
Ⅲ.固体组成定量测定:
设固体为aCu(OH)2?bCuCO3?cH2O,为测定其组成,称取24.0g蓝色固体.继续进行实验:
【实验步骤】
图中注射器处为两个单向阀:推注射器时a关闭,b处打开;拉注射器时,a打开进空气,b关闭.
实验步骤 ①组装好装置,检查气密性;②反复推拉注射器;③称量B、C、D、E、F的质量;④关闭弹簧夹,加热B处试管直到反应不再进行;⑤打开弹簧夹,再次反复缓缓推拉注射器;⑥再次称量B、C、D、E、F的质量.
问题探究:
(4)写出Cu(OH)2、CuCO3分解的化学方程式
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样品分解的总反应方程式
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说明装置B中样品没有完全反应的现象是
(5)D中的药品为
(6)进行步骤⑤的操作,是为了
数据处理:
| B | C | D | E | F | |
| 反应前 | 124.0g | 250.0g | 300.0g | 350.0g | 360.0g |
| 反应后 | 116.0g | 253.6g | 304.2g | 350.2g | 360.0g |
(8)求该固体的化学式中 a:b:c=
[猜想]:该黑色固体可能氧化铜,也可能是氧化铜和炭的混合物.
[设计与实验]
| 实验步骤 | 实验现象 | 结论和化学方程式 |
| 亮亮同学取少量黑色固体,放入试管中,加入足量的稀硫酸,微热. | 黑色固体完全消失,溶液变______色. | 此黑色固体是氧化铜.该反应的化学方程式为______ |
(1)要制得纯净的氢气,小明应选用的药品是______
A、铁和稀硫酸 B、锌和浓盐酸 C、镁和稀硫酸D、锌和稀硫酸
(2)实验开始时,应先通入一会儿______,然后再加热,这样操作的目的是______
(3)实验结束后,小方同学对还原后的红色物质产生了兴趣,该红色物质一定是单质铜吗?
查阅有关资料获知:氢气与氧化铜在加热条件下能生成氧化亚铜(Cu2O),氧化亚铜也呈红色,且能与稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水.
为此,小方同学靠后做了两次实验,第一次称取4.0g氧化铜进行实验,得到了3.3g红色物质;第二次同样用4.0g氧化铜进行实验,得到了3.2g红色物质.
①小方通过对所得实验数据迸行计算分析后知t第二次实验得到的红色物质全部是铜,第一次得到的红色物质除铜外,还含有氧化亚铜.小方的分析依据是______.
②随后,他用化学实验方法验证了上述分析结果的正确性.其验证方法是(简要写出操作现象、结论)______
③从上述实验中,小方获得以下结论:在氢气还原氧化铜实验中,若还原不充分,一会得到红色氧化亚铜,请写出氢气还原氧化铜生成氧化亚铜的化学方程式______ Cu2O+H2O 查看习题详情和答案>>