已知木炭粉(假设木炭粉中不含其它杂质)和Fe2O3 在加热条件下发生化学反应,兴趣小组同学对该实验进行如下探究.
Ⅰ生成固体组成分析
(1)实验过程中可以观察到有黑色固体生成,小亮认为生成了铁粉,但小灵却有不同看法,理由是
 

(2)为进一步确定黑色固体成分,小欢将生成的固体溶于足量稀硫酸,发现有大量气泡产生,若同时出现
 
的现象,则生成的黑色固体全部是铁.精英家教网
Ⅱ生成气体成分分析
提出假设:生成气体的可能组成有三种:
假设1:生成气体是二氧化碳;
假设2:生成气体是一氧化碳;
假设3:生成气体是
 

设计实验:为确定生成气体的组成,小组同学设计实验装置如图.
(1)实验中通入的气体是纯净干燥的N2,分析不用空气的
 
理由是
 

A.空气中的二氧化碳会使石灰水变浑浊
B.空气中的氧气会和木炭粉反应生成CO或CO2而干扰实验结果
C.空气中的二氧化碳、水蒸气会和木炭粉反应生成CO而干扰实验结果
(2)定性研究:若实验过程中可以观察到澄清石灰水变浑浊,则证明反应生成的气体中一定含有
 

(3)定量研究:现准确称取16.0g氧化铁与2.4g木炭粉混合,在上述装置中完全反应.测得剩余固体质量为11.2g,且能完全溶于稀盐酸.
实验结论:处理上述实验数据后可知,假设
 
正确.
拓展与延伸:合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3.当催化剂中FeO与Fe2O3的质量之比为9:20时,其催化活性最高.现以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量木炭粉,发生如下反应:2Fe2O3+C
 高温 
.
 
4FeO十CO2↑.为制得这种活性最高的催化剂,应向240g Fe2O3 粉末中加入木炭粉的质量是
 
g.
某些镁的合金,密度不足钢铁的
1
4
,却有刚铁的强度,是制造汽车、飞机、火箭的重要材料;镁在制取高强度的轻合金中也有重要的地位.目前世界上60%的镁是从海水中提取的.精英家教网
【相关资料】
①海水中镁离子(Mg2+)的浓度为1.28g/L;   
②海水晒盐后得到的母液(又称为卤水)中含有MgCl2、KCl等物质;  
③Mg(OH)2受热会分解为MgO和H2O;  
④MgCl2的熔点为714℃,熔融的氯化镁通入直流电后,会分解产生镁.
【问题讨论】
(1)海水中已有氯化镁,为什么人们要通过以上流程获得氯化镁?
 

(2)反应①中得到Mg(OH)2的化学方程式为
 

(3)为了使海水中的Mg2+全部转化为沉淀,加入的石灰乳应该过量,则判断加入的石灰乳过量的方法是
 
(写出操作、现象和结论).
(4)“方法一”由MgCl2制Mg所发生的能量转化为:
 
能转化为
 
能;此反应需要在特殊的真空环境下进行,这样做的目的是
 

(5)反应③中得到Mg的化学方程式为
 

(6)从海水中获得的粗盐中含有的SO42-、Ca2+、Mg2+等杂质,为获得精盐,设计了如下操作:
①溶解;②加过量的Na2CO3溶液; ③加过量的BaCl2溶液;④加适量的盐酸;⑤加过量NaOH溶液;⑥蒸发结晶;⑦过滤.正确的操作顺序是
 
(用序号填一种合理组合).
【组成确定】
(1)取一定质量的“方法一”制得的镁样品,用蒸馏水浸泡片刻,取上层清液,加入
 
溶液,若无沉淀产生,则样品中不含MgCl2
(2)另取一定质量的“方法二”制得的镁样品,加入足量稀盐酸,充分搅拌、过滤,得少量的黑色残渣.将该黑色残渣在氧气中充分灼烧,将产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水浑浊.由上述实验可确定该镁样品含有杂质
 
(写化学式).
【含量测试】
为了测定“方法二”制得的镁样品中镁的含量,利用该样品与硫酸溶液反应,进行了三次实验,所得相关的实验数据记录如下(样品中的杂质不反应):
    第一次     第二次     第三次
所取样品的质量/g 9 9 18
所用硫酸溶液质量/g 60 80 50
生成氢气的质量/g 0.6 0.6 0.6
试利用表中的有关实验数据,计算该镁的样品中镁的质量分数(写出计算过程).

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