题目内容

2．研究小组进行木炭还原氧化铁的探究活动．将木炭、氧化铁及试管充分烘干，并将木炭和氧化铁混合均匀、研磨．取适量上述混合物于试管中，用图1所示的装置加热（试管竖直向上，可使加热时的热量尽少散失）．

【提出问题】实验结束后，试管中的剩余固体X含有哪些成分，质量分别是多少？
【查阅资料】
铁的氧化物被还原时，是从高价铁的氧化物逐级还原成低价铁的氧化物，最后还原成金属铁．铁的氧化物及其部分性质如下：
Fe2O3为红色固体； Fe3O4和FeO均为黑色固体．其中，Fe3O4具有很好的磁性，能被磁铁吸引．三种氧化物均不溶于水，但能溶于稀盐酸，分别发生如下反应：
Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H₂O
Fe3O4+8HCl═2FeCl3+FeCl2+4H2O
FeO+2HCl═FeCl2+H2O
黄色的FeCl3溶液中滴入无色的KSCN溶液，溶液变为红色，该实验常用于检验FeCl3；FeCl3溶液遇单质铁发生反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2，溶液变为浅绿色．
【猜想】固体X可能含有：①Fe  ②FeO  ③Fe3O4  ④Fe2O3   ⑤C
【实施实验】
目的：确定固体X的组成．
步骤操作主要现象结论
Ⅰ取部分冷却后的固体X倒在滤纸上，用磁铁充分吸引．部分固体被吸引到磁铁上可能有Fe或Fe3O4
Ⅱ取滤纸上的剩余固体少量，放入图2所示的试管a中，通入氧气，用酒精灯加热．固体剧烈燃烧，b中溶液变浑浊一定有C
Ⅲ另取滤纸上的剩余固体少量，放入试管中，加入足量的稀盐酸．无明显现象一定没有FeO和Fe2O3
Ⅳ取步骤I磁铁上的固体少量，放入试管中，逐滴加入稀盐酸．产生气泡．一定有Fe
Ⅴ在步骤IV所得溶液中逐滴加入KSCN溶液．溶液不变红色一定没有Fe3O4
【反思改进】
同学们讨论发现，用上述实验方法不能确定固体X中一定没有Fe3O4，理由是固体X中如果含有Fe3O4，步骤V中加盐酸后，由于铁与FeCl3反应生成FeCl2，遇KSCN溶液也不变血红色．
为确定固体X中是否含Fe3O4并测定其中各成分的质量，同学们又进行了以下实验：
步骤操作数据
Ⅰ重新取部分冷却至室温的固体X，称量其质量为m1．m1=17.9g
Ⅱ将称量好的固体X全部放入图3所示的锥形瓶中，称量整套装置及药品的质量为m2；打开分液漏斗旋塞，放入足量稀盐酸后关闭旋塞，待没有气泡产生并恢复至室温，再次称量整套装置及药品的质量为m3．m2=317.9g
m3=317.3．g
Ⅲ将锥形瓶中剩余的固体过滤、洗涤并干燥，称量其质量为m4．m4=1.1g
【获得结论】
（1）为确定固体X中是否含Fe3O4，m1～m4中应该用到的数据有m1、m2、m3和m4．
（2）固体X的成分及质量分别是C是1.1g，Fe是16.8g．

分析 【猜想】根据氧化铁有可能剩余进行分析；
【实施实验】根据氧化亚铁和氧化铁能和盐酸反应，铁和盐酸反应生成氢气以及铁离子的检验，黄色的FeCl3溶液中滴入无色的KSCN溶液，溶液变为红色进行分析；
【反思改进】根据铁离子和铁反应会生成亚铁离子进行分析；
【获得结论】（1）根据铁和盐酸反应会生成氯化亚铁和氢气，依据m2、m3的质量差可以求出氢气的质量，进而求出铁的质量，m4的质量是碳的质量，通过铁和碳的质量和与m1比较确定样品中是否含有四氧化三铁；
（2）根据碳不会与盐酸反应，确定m4的质量碳的质量，通过氢气的质量可以求出铁的质量．

解答 解：【猜想】通过分析可知，氧化铁可能有剩余，所以猜想④是Fe2O3；
【实验实施】氧化亚铁和氧化铁能和盐酸反应，铁和盐酸反应生成氢气以及铁离子的检验，黄色的FeCl3溶液中滴入无色的KSCN溶液，溶液变为红色，所以

步骤操作主要现象结论
Ⅰ取部分冷却后的固体X倒在滤纸上，用磁铁充分吸引．部分固体被吸引到磁铁上可能有Fe或Fe3O4
Ⅱ取滤纸上的剩余固体少量，放入图2所示的试管a中，通入氧气，用酒精灯加热．固体剧烈燃烧，b中溶液变浑浊一定有C
Ⅲ另取滤纸上的剩余固体少量，放入试管中，加入足量的稀盐酸．无明显现象一定没有FeO和Fe2O3
Ⅳ取步骤I磁铁上的固体少量，放入试管中，逐滴加入稀盐酸．产生气泡．一定有Fe
Ⅴ在步骤IV所得溶液中逐滴加入KSCN溶液溶液不变红色一定没有Fe3O4
【反思改进】铁离子和铁反应会生成亚铁离子，所以用上述实验方法不能确定固体X中一定没有Fe3O4，理由是：固体X中如果含有Fe3O4，步骤V中加盐酸后，由于铁与FeCl3反应生成FeCl2，遇KSCN溶液也不变血红色；
【获得结论】（1）铁和盐酸反应会生成氯化亚铁和氢气，依据m2、m3的质量差可以求出氢气的质量，进而求出铁的质量，m4的质量是碳的质量，通过铁和碳的质量和与m1比较确定样品中是否含有四氧化三铁，所以为确定固体X中是否含Fe3O4，m1～m4中应该用到的数据有m1、m2、m3和m4；
（2）碳不会与盐酸反应，确定m4的质量碳的质量，所以反应后固体X中含有碳的质量为1.1g，
根据质量守恒定律可知，生成氢气的质量为：317.9g-371.3g=0.6g
设固体X中铁的质量为x，
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
56            2
x            0.6g
     $\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.6g}$
    x=16.8g
碳和铁的质量之和是：16.8g+1.1g=17.9g，所以固体X中不含四氧化三铁，成分是碳和铁．
故答案为：
【猜想】④Fe2O3；
【实验实施】III．FeO和Fe2O3，IV．气泡，V．KSCN溶液；
【反思改进】固体X中如果含有Fe3O4，步骤V中加盐酸后，由于铁与FeCl3反应生成FeCl2，遇KSCN溶液也不变血红色；
【获得结论】（1）m1、m2、m3和m4；
（2）C是1.1g，Fe是16.8g．

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资料进行解答，要学会对问题进行分解．

练习册系列答案
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18．某化学小组用一定量AgNO3和Al（NO3）3的混合溶液加入铜粉和锌粉，充分反应后过滤，得到溶液甲和固体乙，如图所示，则：
①固体乙中一定含有Ag，可能含有Cu和Zn
②溶液甲中一定含有Al（NO3）3和Zn（NO3）2
③若溶液甲是蓝色，则溶液甲一定含有Al（NO3）3和Cu（NO3）2
④若溶液甲是无色，则溶液甲一定含有Al（NO3）3、可能有Zn（NO3）2一定没有Cu（NO3）2  
⑤向固体乙上滴加盐酸有气泡产生，则溶液甲中一定没有AgNO3和Cu（NO3）2
上述四种说法正确的个数为（　　）
A．1个B．2个C．3个D．4个
19．（1）化学用语是最简明、信息丰富、国际通用的语言．请用化学用语填空：
①2个氢原子2H；②二氧化氮分子NO2；
③氢氧根离子OH-；④五氧化二磷中氧元素的化合价P2$\stackrel{-2}{O}$5．
（2）写出符号“2CH4”中数字的含义：“2”表示甲烷分子的个数为2个；“4”表示一个甲烷分子中含有4个氢原子．
16．以电解食盐水为基础制取氯气、氢氧化钠等产品的工业称为“氯碱工业”，它是目前化学工业的重要支柱之一．由于粗盐中含有少量MgCl2、CaCl2、Na2SO4等杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制．以粗盐为原料的“氯碱工业”流程如下：

回答下列问题：
（1）操作②的名称是过滤．
（2）操作①②间除杂质时依次加入的三种试剂分别是NaOH溶液、BaCl2溶液Na2CO3溶液、（均过量），写出加入NaOH溶液后发生反应的化学方程式2NaOH+MgCl2=Mg（OH）2↓+2NaCl，其中加入过量Na2CO3溶液的目的是除去剩余的氯化钡和氯化钙．
（3）写出电解饱和NaCl溶液的化学方程式2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（4）该流程中可以循环利用的物质是氯化钠．
3．如图所示，烧杯中盛有80℃的热水，杯底放有一小粒白磷，当将一支大试管迅速插入水中并罩住白磷时，白磷立即燃烧起来．该实验说明燃烧需要（　　）  
A．水B．氧气C．可燃物D．温度达到着火点
7．根据如图回答问题

（1）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取并收集氧气，应选用装置有A，该反应中二氧化锰起催化作用，该化学反应的化学方程式为：2KClO3 $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑．若用高锰酸钾制氧气应选用的发生装置为A，试管口应放一团棉花，反应的化学方程式为2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑
（2）实验室制取二氧化碳应选装置有B，用E装置收集二氧化碳的原因是密度比空气密度大．该反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑．检验某气体是不是二氧化碳的反应方程式是Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O．
14．通过学习金属活动性后，我们知道铜与稀硫酸不能发生反应．某校化学兴趣小组对铜能否与浓硫酸发生反应产生了兴趣，并进行了如下探究：
实验Ⅰ：在一支试管中加入一小块铜片，再加入少量的浓硫酸，放置一段时间，无明显现象；
实验Ⅱ：对实验Ⅰ的试管加热，一段时间后有刺激性气味气体产生，待试管冷却后将其中的物质小心地倒入盛有少量水的烧杯中，得到蓝色溶液．
【查阅资料】
（1）反应生成的刺激性气味气体为二氧化硫．
（2）二氧化硫和二氧化碳化学性质相似，都能和石灰水反应．
【实验结论】
（1）在常温下，铜与浓硫酸不能（填“能”或“不能”）发生反应．生成的二氧化硫中硫元素和氧元素的质量比是1：1．
（2）实验Ⅱ最后得到的蓝色溶液，说明反应生成了硫酸铜，已知该反应还生成了水，请写出铜与浓硫酸反应的化学方程式：Cu+2H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
（3）铜与浓硫酸在加热的情况下可以发生反应，而铜与稀硫酸即使加热也不能反应，由此说明：物质的化学性质除了与物质的本身的性质有关外，还可能与A有关（填序号）．A、溶液的浓度   B、溶液的质量
（4）为了防止污染空气，兴趣小组可用氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化硫气体．
11．某化学研究性学习小组，为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、$SO_4^{2-}$以及泥沙等杂质，设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下（用于沉淀的试剂稍过量）：
称取粗盐$→_{①}^{溶解}$ $→_{②}^{BaCl_{2}}$ $→_{③}^{NaOH}$ $→_{④}^{Na_{2}CO_{3}}$ $→_{⑤}^{（操作A）}$滤液$→_{⑥}^{稀盐酸}$ $→_{⑦}^{蒸发、结晶、烘干}$精盐
请回答下列问题：
（1）第②步加入BaCl2溶液的目的是除去$SO_4^{2-}$离子，判断BaCl2溶液已过量的方法是：取少量上层清液，再滴加BaCl2溶液，若不变浑浊，则表明BaCl2已过量．
（2）第④步中，加入Na2CO3溶液是为了除去Ca2+、Ba2+离子（填写离子符号）．
（3）若第③、④步顺序颠倒，对实验是否有影响？无（填“有”或“无”）．
（4）第⑥步中加入稀盐酸主要是为了除去其中的OH-、$CO_3^{2-}$离子（填写离子符号）．
（5）该小组同学为了测定所制精盐的纯度，又补充做了如下实验：
a．称取产品（精盐），放入小烧杯中加水溶解．
b．再加入适量用稀硝酸酸化的AgNO3溶液，充分反应后，进行如图所示的操作．指出操作中存在的2处明显错误：没有用玻璃棒引流；漏斗末端没有紧靠烧杯内壁．
c．该小组同学将得到的沉淀未经洗涤，便直接干燥后称量，则所测产品中杂质的质量分数比实际含量偏低（选填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
12．按如图连接好装置图，打开止水夹a在乙中产生的现象是导管下端产生气泡；，反应片刻后夹紧止水夹a，此时乙中出现的现象是出现白色沉淀，写出乙中反应的化学方程式AlCl3+3AgNO3=Al（NO3）3+3 AgCl↓ 或 HCl+AgNO3=HNO3+AgCl↓．

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