摘要: 解:(1)设该生铁样品中单质铁的质量为x 样品的质量=102.4g -70.4g=32 g H2的质量=- 348.7g =1 g ----------1分 Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 ↑ 56 2 x 1g ----------1分 (2) 设Fe3C的质量为y y=2.64 g ----------1分 答:该生铁样品中单质铁的质量分数为87.5%,样品中Fe3C的质量分数为8.25%.

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某兴趣小组在复习铁的冶炼时,在参考资料上发现以下一段文字:已知在不同的温度下,CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物(或铁单质)和CO2.他们不禁产生了疑问:书本119页的实验中,CO与Fe2O3反应生成的黑色物质真的是Fe粉吗?于是他们进行了以下探究.
【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:
【实验结论】
(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】
【查阅资料】
资料一:硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如下表所示:
资料二:Fe(OH)2受氧气氧化反应原理为:4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3
资料三:获得Fe3O4的反应原理为:Fe(OH)2+2Fe(OH)3Fe3O4+4H2O
【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:
【实验分析】因探究思路不同,兴趣小组分成甲、乙两小组.
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)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).
(1)写出BC段发生反应的化学方程式:_________
(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)
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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.

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将过量的Na2CO3溶液滴入到一定量CuSO4溶液中得到蓝色固体.某研究性学习小组对固体沉淀的成分进行了如下探究.请完成下列各题:
(一)猜想与假设:
猜想一:固体为CuCO3,理由:
CuSO4+Na2CO3=CuCO3↓+Na2SO4
CuSO4+Na2CO3=CuCO3↓+Na2SO4
(用化学反应方程式表示).
猜想二:固体为Cu(OH)2,理由:Na2CO3溶液呈
(填“酸”或“碱”)性.
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
  △  
.
 
CuSO4+5H2O↑;
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
过滤
过滤
、洗涤、室温晾干得蓝色固体.
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
二氧化碳(CO2
二氧化碳(CO2

(3)加入足量铁屑发生反应的方程式为
Fe+H2SO4═FeSO4+H2
Fe+H2SO4═FeSO4+H2
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu

结论:猜想
不成立.
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
Cu(OH)2
  △  
.
 
CuO+H2O↑
Cu(OH)2
  △  
.
 
CuO+H2O↑
CuCO3
  △  
.
 
CuO+CO2
CuCO3
  △  
.
 
CuO+CO2

样品分解的总反应方程式
aCu(OH)2?bCuCO3?cH2O
  △  
.
 
(a+b)CuO+(2a+2c)H2O↑+bCO2
aCu(OH)2?bCuCO3?cH2O
  △  
.
 
(a+b)CuO+(2a+2c)H2O↑+bCO2

说明装置B中样品没有完全反应的现象是
B中固体没有完全变黑(或装置C、装置D的质量还在变化)
B中固体没有完全变黑(或装置C、装置D的质量还在变化)

(5)D中的药品为
氢氧化钠溶液(氢氧化钾或氢氧化钡等)
氢氧化钠溶液(氢氧化钾或氢氧化钡等)
,作用是
吸收B中生成的二氧化碳
吸收B中生成的二氧化碳

(6)进行步骤⑤的操作,是为了
将B中生成气体完全排出(使C、D充分吸收)
将B中生成气体完全排出(使C、D充分吸收)
,该操作中推注射器时缓缓的目的是
防止气流过快,C、D不能充分吸收
防止气流过快,C、D不能充分吸收

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
(7)据下表数据,E装置质量增加的原因是
气流带出D中水蒸气
气流带出D中水蒸气
;24.0g固体分解出水的质量为
3.6g
3.6g
 g,;
(8)求该固体的化学式中 a:b:c=
1:1:1
1:1:1
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碱式碳酸铜是一种绿色的固体,受热分解成黑色固体物质、二氧化碳和水.这种黑色固体的成分是什么呢?亮亮与间学们进行以下探究:
[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______
接着小明与同学们用氢气还原氧化铜制取铜.
(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
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