摘要:25.某兴趣小组同学用下列装置可以探究二氧化碳的制取和性质.请你结合下列实验装置图回答问题. (1)写出指定仪器①的名称: ▲ , (2)甲图中能上下移动的粗铜丝有 ▲ 的作用, (3)收集该气体时.可选用的收集装置是图乙中的 ▲ , (4)甲图中浸有紫色石蕊试液的棉花会变成 ▲ 色.

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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:课本上册124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:
实验方案 实验现象
取少量黑色物质用磁铁吸引 黑色物质全部被磁铁吸引
取少量黑色物质加入30%热的盐酸中 无气泡、溶液颜色变成黄绿色
取少量黑色物质加入硫酸铜溶液中 无任何现象
[实验结论]
(1)甲实验现象说明黑色物质中没有
FeO
FeO
,乙、丙实验现象说明黑色物质中没有
Fe
Fe

(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
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O

[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表所示:
温度/℃ 0 10 30 50 60 70 80 90
溶解度/g 14.0 17.0 25.0 33.0 35.3 33.0 30.5 27.0
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)3
  △  
.
 
Fe3O4+4H2O
[问题讨论]
(1)溶解时,用50℃至80℃的热水目的是
在50℃~80℃时,硫酸亚铁的溶解度较大,有利于溶解的更多,提高产率
在50℃~80℃时,硫酸亚铁的溶解度较大,有利于溶解的更多,提高产率

(2)写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4

(3)上述过程中,要控制“通一定量空气”的目的是
控制Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的量
控制Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的量

(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
90:214
90:214

(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→
c
c
a
a
→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,能起到的作用是:
①实验开始时,排尽装置中的空气,防止
防止爆炸
防止爆炸

②停止加热后,继续通CO气体,防止
防止生成物被氧化
防止生成物被氧化
,以及B中的溶液倒吸入A中;
在本实验中,CO气体还能起到的作用是③
让二氧化碳全部进入B瓶中
让二氧化碳全部进入B瓶中

(3)尾气如何处理?
点燃
点燃

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(如图)

(1)写出BC段发生反应的化学方程式:
Fe3O4+CO
 高温 
.
 
3FeO+CO2
Fe3O4+CO
 高温 
.
 
3FeO+CO2

(2)通过分析计算确定:该Fe3O4样品中含有的杂质是
Fe2O3
Fe2O3
.(不需要写过程)
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某校化学兴趣小组同学做镁带在空气中燃烧的实验时,发现白色生成物中混有少量淡黄色固体.针对这一现象,他们开展了如下实验探究.请仔细阅读并完成下列探究报告.
探究目的:探究镁在空气中燃烧产生的淡黄色固体是镁与空气中什么物质反应产生的?
分析猜想:分析空气中各种成分,寻找猜想依据.
干燥空气中各组分气体的体积分数大约是:氮气
78
78
%,氧气
21
21
%,稀有气体0.94%,二氧化碳0.03%,其他气体和杂质0.03%
已学知识:氧气与镁反应生成的氧化镁是白色固体.
查阅资料:稀有气体化学性质稳定,一般不与其它物质反应.
猜想1:可能是镁与氮气反应生成淡黄色固体.
猜想2:可能是镁与二氧化碳反应生成淡黄色固体.
猜想3:可能是镁与
水蒸气
水蒸气
生成淡黄色固体.
实验一:镁带与氮气的反应
(一)获取氮气
(1)把空气除尘净化,除去二氧化碳和水蒸气,液化后再蒸发,先蒸发出来的气体就是氮气.这种方法属于
物理
物理
(选填“物理”或“化学”)方法.但在实验室里空气不易被液化.
(2)如图是获取氮气的方法及装置.用燃烧法除去空气(已除去二氧化碳、水蒸气和杂质)中的氧气从而得到较纯净的氮气,燃烧匙内选用的物质最好是
C
C

A.木炭       B.蜡烛C.红磷  D.铁丝
(二)燃烧镁带,观察现象
将镁带打磨光亮,点燃,伸入盛氮气的集气瓶中,瓶内壁附着一层淡黄色的固体.
(三)实验结论:镁与氮气在点燃的条件下发生化合反应生成淡黄色的氮化镁(Mg3N2).
该反应的化学方程式是
3Mg+N2
 点燃 
.
 
Mg3N2
3Mg+N2
 点燃 
.
 
Mg3N2

实验二:将燃着的镁带伸入盛二氧化碳的集气瓶中,镁带剧烈燃烧,瓶内出现白色固体和黑色固体.生成的黑色固体物质的化学式是
C
C

实验结论:镁在空气中燃烧产生的淡黄色固体是镁与空气中的
氮气
氮气
反应产生的.
反思与评价:通过上述的实验及所学知识,你对燃烧的条件有什么新的认识?
物质的燃烧不一定有氧气参与
物质的燃烧不一定有氧气参与

拓展与迁移:
不能
不能
(填“能”或“不能”)用镁条代替红磷完成测定空气中氧气含量的实验,理由是
镁条不但能够和氧气反应,而且能够和氮气反应,所以若用镁条来代替红磷完成测定空气中氧气含量的实验,则会由于消耗了氮气而得出错误的结论
镁条不但能够和氧气反应,而且能够和氮气反应,所以若用镁条来代替红磷完成测定空气中氧气含量的实验,则会由于消耗了氮气而得出错误的结论
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