Question

15．某科研所成功利用染化厂的废料铁泥（主要成分是Fe₂O₃、FeO和铁）制备可用于隐形飞机涂层的纳米四氧化三铁．
（1）在物质分类中，四氧化三铁属于氧化物（填写物质类别）．在Fe₂O₃、FeO和Fe₃O₄三种物质中，铁元素的质量分数最高的是FeO．
（2）制备过程中要用到双氧水（过氧化氢溶液），其中双氧水的用量、调节的pH、反应时间是三个关键条件，研究时需要进行七组实验．若实验序号1是该制备过程的理论最佳制备条件，请在下表中填入实验序号为5、6、7的三组实验条件（与1-5组实验条件不同）．

实验序号	双氧水（mL）	pH	反应时间（h）
1	0.6	10	3
2	0.5	10	3
3	0.7	10	3
4	0.6	11	3
5
6
7

（3）调节溶液的pH可用碳酸钠或碳酸氢钠．
查阅资料可知：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，此反应的基本类型是分解反应，此反应证明NaHCO₃的热稳定性小于Na₂CO₃（填“大于”或“小于”）．请你根据以上性质设计实验方案鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃固体．分别取两种适量固体于两试管中，分别加热，并将可能生成的气体通入澄清石灰水中，如有白色沉淀生成，则该试管中是NaHCO₃．．试写出实验方案中另一个化学反应方程式Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据四氧化三铁是由铁元素和氧元素组成的，以及这三种物质都是由铁元素和氧元素组成的，所以我们可以通过原子个数比来解决这道题；
（2）根据表格中双氧水的浓度必须是0.6，pH=10，反应时间=3，通过分析题意可知，该实验是单一控制变量的实验，而双氧水的浓度在实验1、2、3中研究了，因此，只要研究pH值和反应时间即可；
（3）根据反应基本类型满足的条件，以及碳酸氢钠的性质进行分析．

解答 解：（1）四氧化三铁是由铁元素和氧元素组成的，属于氧化物，
FeO中铁原子和氧原子的个数比为：Fe：O═1：1
Fe₂O₃中铁原子和氧原子的个数比为：Fe：O═2：3
Fe₃O₄中铁原子和氧原子的个数比为：Fe：O═3：4
原子个数比值最高的其中含铁元素的质量分数也就是最高的，故为：FeO；
（2）观察表格发现，实验1、2和3保持pH值和反应时间不变，改变浓度，因此是研究双氧水浓度对实验的影响，实验1和4对比保持双氧水浓度和反应时间不变，改变pH，是研究pH对实验的影响，还需要一个改变pH的实验5，因此实验5设置的条件为双氧水的浓度0.6，pH=9（＜10即可），反应时间=3，即1、4和5研究pH对实验的影响，那么1、6和7应该是研究反应时间对实验的影响，6和7的双氧水浓度和pH保持和实验1相同，设置反应时间分别是大于、小于3各一个，实验条件补充如下：

5	0.6	9（＜10即可）	3
6	0.6	10	4（＞3即可）
7	0.6	10	2（＜3即可）

（3）碳酸氢钠在加热的条件下生成碳酸钠、水和二氧化碳，满足分解反应一变多的条件，属于分解反应，此反应证明NaHCO₃的热稳定性小于Na₂CO₃，设计实验鉴别Na₂CO₃ 和 NaHCO₃固体的方案是：分别取两种适量固体于两试管中，分别加热，并将可能生成的气体通入澄清石灰水中，如有白色沉淀生成，则该试管中是NaHCO₃；二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
故答案为：（1）氧化物，FeO；
（2）

5	0.6	9（＜10即可）	3
6	0.6	10	4（＞3即可）
7	0.6	10	2（＜3即可）

（3）分解反应，小于； 
实验方案：分别取两种适量固体于两试管中，分别加热，并将可能生成的气体通入澄清石灰水中，如有白色沉淀生成，则该试管中是NaHCO₃；Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．

点评 在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合学过的知识和题中所给的知识进行解答．