Question

6．经过一学期的学习同学们对铁的性质有了一定的了解，下面是某兴趣小组的同学对有关铁的问题进行了深入探究，请你一同参与．
一、做完“铁在氧气里燃烧”的实验后，兴趣小组有两个疑惑不解的问题，于是他们进行了以下探究活动：
[问题1]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？
[资料卡1]
（1）自然界中铁的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃两种（FeO极易被氧化为Fe₂O₃）；
（2）铁的氧化物均能溶于酸的溶液．
[实验探究]将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入盐酸溶液，观察到的现象
是冒气泡，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁．有同学想到用磁铁吸引方法也可以更简便的说明黑色物质中是否含有铁．你认为这种方法可行吗？不行，
理由是Fe₃O₄也能被磁铁吸引．
[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
[资料卡2]（1）Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解温度、铁的熔点见下表：（2）Fe₂O₃高温时分解成Fe₃O₄．

	Fe3O4	Fe2O3	铁
分解温度/℃	1538	1400	--
熔点/℃	--	--	1535

[理论探讨]根据实验现象，并结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应l535℃～l538℃之间，在此温度范围内Fe₂O₃已分解，所以铁在氧气里燃烧的产物是Fe₃O₄．
[拓展延伸]
（1）有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色由黑色变成红棕色，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理．
（2）在探究铁生锈的条件时，将铁钉浸没在试管里的食盐水中，一段时间后，发现试管底部出现了黑色粉末．对此黑色粉末的组成做了如下几种猜测：
①Fe、②Fe₂O₃、③Fe₃O₄、④FeCl₃、⑤数种物质的混合物．
你认为上述猜想中，不做实验就可排除的是②和④（填序号），理由是Fe₂O₃是红棕色固体，FeCl₃能溶于水；
你认为黑色粉末还可能是C，理由是铁钉一般是用生铁制成的．
二、有关铁的计算：
该兴趣小组取一块6克生铁样品置于烧杯中（烧杯质量为50g），将100g稀硫酸均分为5次加入烧杯中（杂质不与稀硫酸反应且不溶于水），称得烧杯的质量见下表，请回答下列问题：

序号	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
加入稀硫酸的质量/g	20	20	20	20	20
剩余烧杯的总质量/g	75.95	m	115.85	135.8	155.8

（1）表中m的值为：95.9g
（2）计算生铁样品中铁的质量（写出计算过程）．

Answer 1

分析 一、根据铁的化学性质检验铁的存在，铁能与酸反应生成氢气，而铁的氧化物与酸反应生成的是水，四氧化三铁是磁铁矿的主要成分，能被磁铁吸引，根据氧化铁的性质结合生成的产物为四氧化三铁，确定燃烧的温度，根据质量守恒定律可以确定氧化铁分解的另一种物质为氧气，根据物质的颜色以及溶解性和组成可以猜测黑色粉末的组成．
二、根据表中的数据对比分析可知，每20g的硫酸完全反应，生成氢气的质量为50g+6g+20g-75.95g=0.05g，由于在第三次时剩余烧杯的总质量总共有115.85g，由第四次剩余烧杯的总质量总共有135.8g，还有氢气生成，说明第二次反应后铁有剩余；由此可以求出m的值，根据生成氢气的质量求解生铁样品中铁的质量．

解答 解：一、【实验探究】铁能与酸反应生成氢气，而铁的氧化物与酸反应生成的是水，四氧化三铁是磁铁矿的主要成分，能被磁铁吸引，所以本题答案为：盐酸，冒气泡，不行，Fe₃O₄也能被磁铁吸引；
【理论探讨】根据氧化铁的性质结合生成的产物为四氧化三铁，确定燃烧的温度，所以本题答案为：l535℃～l538℃；
【拓展延伸】（1）如果包装盒破损进气，空气中的氧气就把氧化亚铁氧化，黑色就变成红棕色氧化铁．所以本题答案为：由黑色变成红棕色；
（2）试管底部出现的是黑色粉末，而氧化铁是红棕色固体，氯化铁是能溶于水的物质，铁钉是由生铁制成的，而生铁是铁与碳的合金，所以本题答案为：②、④，Fe₂O₃是红棕色固体，FeCl₃能溶于水，C，铁钉一般是用生铁制成的．
二、
根据表中的数据对比分析可知，每20g的硫酸完全反应，生成氢气的质量为0.5g，由于在第三次时剩余烧杯的总质量总共有115.85g，由第四次剩余烧杯的总质量总共有135.8g，还有氢气生成，说明第二次反应后铁有剩余；由此为75.95g+20g-0.05g=95.9g，
反应过程中生成氢气的质量为6g+50g+100g-155.8g=0.2g
设生成0.2g氢气消耗铁的质量为x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x              0.2g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.2g}$
x=5.6g
答：生铁样品中铁的质量为5.6g．

点评 本题铁及其氧化物的有关性质，完成此题，可以依据已有的知识结合题干叙述的内容进行．