题目内容

14.课堂上,老师给了同学们一包红色粉未,该粉末可能是铜粉和和氧化铁粉中的一种或两种.为确定该粉末的成分,同学们进行如下探究.请你参与其中并回答问题.
(1)【提出猜想】甲同学认为红色粉末是铜粉;乙同学认为红色粉末是氧化铁粉末;丙同学认为这包红色粉末还可能是铜和氧化铁的混合物.
(2)【设计实验方案】
方案一:取少量红色粉末放入试管中滴加足量的稀盐酸(从下列试剂中选择:氯化钡溶液、稀盐酸、氢氧化钠溶液、石蕊试液)震荡.若甲同学猜想正确,则实验现象为粉末不溶解,溶液呈无色.
方案二:取10克红色粉末放入质量为54.4克的硬质玻璃管中,通入一氧化碳片刻后再加热至充分反应(实验装置如图所示).并继续通入CO至装置冷却.①若乙或丙同学猜想正确,则硬质玻璃管内发生反应的化学方程式是Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2;②实验时要先通入一氧化碳片刻后再加热的目的是排出装置中的空气、防止发生爆炸.
(3)【数据处理】等装置完全冷却到室温,称量得硬质玻璃管和管内固体剩余物的总质量为m克.
①若丙同学猜想正确,则m的取值范围为61.4<m<64.4;
②若m=62,则原固体混合物中氧化铁的质量分数为多少?80%
(4)【实验方案反思】
若丁同学通过测定试管中沉淀质量的方法按照实验方案二进行实验,他的称量操作是正确的,但测得的氧化铁质量分数偏低,其原因可能是装置漏气(填一种).

分析 (1)从粉末是铜粉和和氧化铁粉中的一种或两种去分析解答;
(2)根据铜和稀盐酸不能反应,氧化铁能和稀盐酸反应生成氯化铁和水且氯化铁的溶液是黄色分析;
(3)铜不能和一氧化碳反应,氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳,可以采取求极值法,即假设固体全部是铜或全部是氧化铁计算m的取值范围.

解答 解:(1)由于该粉末是铜粉和和氧化铁粉中的一种或两种.因此粉末可能为:①只有氧化铁,②只有铜,③氧化铁的铜的混合物.
故填:铜和氧化铁的混合物.
(2)方案一:若甲同学猜想正确,即红色粉末是铜粉,由于铜和稀盐酸不能反应,因此加入稀盐酸时,粉末不溶解,溶液呈无色.
故填:稀盐酸;粉末不溶解,溶液呈无色.
方案二:若乙或丙同学猜想正确,则固体中一定含有氧化铁,高温条件下,一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为:Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2;
实验时要先通入一氧化碳片刻后再加热的目的是排出装置中的空气、防止发生爆炸.
故填:Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2;排出装置中的空气、防止发生爆炸.
(3)假设10g固体全部的铜,则m=10g+54.4g=64.4g,
假设10g固体全部是氧化铁,反应生成铁的质量为:10g×$\frac{112}{160}$×100%=7g,则m=7g+54.4g=61.4g,
因为固体是铜和氧化铁的混合物,因此61.4<m<64.4;
设氧化铁质量为x,
Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2,
160                      112
x                         $\frac{112}{160}$x
根据题意有:10g-x+$\frac{112}{160}$x+54.4g=62g,
x=8g,
原固体混合物中氧化铁的质量分数为:$\frac{8g}{10g}$×100%=80%,
故填:61.4<m<64.4;  80%.
(4)如果加热时间短,氧化铁不能完全和一氧化碳反应,或装置漏气,或装置中的二氧化碳没有全部排出,或二氧化碳没有完全被石灰水吸收等,都能够导致测定的试管中的沉淀质量偏小,从而导致测得的氧化铁质量分数偏低.
故填:装置漏气.

点评 在使用可燃性气体时,一定要注意检验气体的纯度,不纯的气体在点燃时有可能出现爆炸;可燃性气体主要有氢气、一氧化碳、甲烷等.

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