Question

4．已知木炭粉（假设木炭粉中不含杂质）和氧化铁粉末在加热条件下能发生化学反应，某兴趣小组对该反应展开了如下的探究活动．
【查阅资料】将CO通入氯化钯溶液中，会出现黑色沉淀．氢氧化钠溶液能充分吸收二氧化碳．氧化铁能溶于盐酸中．
【实验过程】同学们设计了如图所示装置（部分夹持仪器已略去）．

（1）探究反应中产生气体的成分：
称取9.0g氧化铁和1.2g木炭粉，混合均匀后进行实验．打开止水夹a通一段时间的氮气后，关闭a．再对木炭粉和氧化铁粉末的混合物加热一段时间，观察到澄清石灰水变浑浊，氯化钯溶液中出现黑色固体．木炭与氧化铁粉末反应一定生成了CO和CO₂ 气体；E处酒精灯的作用是处理尾气；B中发生反应的化学方程式为Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；加热前通一段时间氮气的原因是排净装置内空气以防止空气中的氧气和木炭粉反应生成CO或CO₂而干扰实验结果．
（2）探究反应后剩余固体的成分：
【提出猜想】
猜想1：只含有铁； 猜想2：含有铁和木炭；猜想3：含有铁和氧化铁； 猜想4：含有铁、木炭和氧化铁．
【实验验证】
该小组同学测得剩余固体质量后，将剩余固体置于烧杯中，向其中加入足量的稀盐酸，固体全部
溶解且有大量气泡出现，猜想不成立的是2和4．若剩余固体质量为6.6g，则剩余固体中含有的物质为Fe、Fe₂O₃、剩余固体成分的质量是5.6gFe、1gFe₂O₃．

Answer 1

分析 （1）根据“澄清石灰水变浑浊，氯化钯溶液中出现黑色固体”判断生成的气体；根据一氧化碳有毒，判断酒精灯的作用；熟记二氧化碳与石灰水反应的化学方程式；从氮气不易与其他物质反应考虑；
（2）【提出猜想】根据反应物、生成物，以及其他猜想写出答案；【实验验证】根据现象“固体全部溶解且有大量气泡出现，”判断；根据化学反应式计算即可．

解答 解：（1）澄清石灰水变浑浊，氯化钯溶液中出现黑色固体，说明此反应一定生成了CO和CO₂气体；因CO有毒，所以要在E处用酒精灯处理尾气；B中澄清石灰水与二氧化碳反应的化学方程式是：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；为防止装置内的空气中的氧气和木炭粉反应生成CO或CO₂而干扰实验结果，要先通一会性质稳定的氮气．
故答案为：CO和CO₂；处理尾气；Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；排净装置内空气以防止空气中的氧气和木炭粉反应生成CO或CO₂而干扰实验结果；
（2）【提出猜想】还可能含有铁和氧化铁；因为向其中加入足量的稀盐酸，固体全部溶解且有大量气泡出现，说明剩余固体中不可能含有木炭，所以猜想2和4不成立；
设9.0g氧化铁能生铁的质量为x，则参加反应的氧化铁质量为9.0g-（6.6g-x）=2.4g+x．
2Fe₂O₃+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑
320       36
2.4g+x   x
则$\frac{320}{36}=\frac{2.4g+x}{x}$，解得x=5.6g．    故剩余的固体5.6gFe以及9.0g-（2.4g+5.6g）=1gFe₂O₃．
故答案为：铁和氧化铁；2和4；Fe、Fe₂O₃，5.6gFe、1gFe₂O₃．
故答案为：
（1）CO和CO₂；处理尾气；Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；排净装置内空气以防止空气中的氧气和木炭粉反应生成CO或CO₂而干扰实验结果；
（2）铁和氧化铁；2和4；Fe、Fe₂O₃；5.6gFe、1gFe₂O₃

点评 本题考查了如何探究物质的性质和变化规律，掌握反应现象与本质的联系；学会利用猜想和实验验证的方法，进行探究物质的组成成分．