题目内容

14．要探究碳酸亚铁和氧气充分反应后的固体成分，请你参与华雪同学的探究：
【查阅资料】①碳酸亚铁（FeCO3）具有还原性，在空气中灼烧生成的氧化物和CO2气体．
②FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，就迅速被氧化成四氧化三铁，四氧化三铁能与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水．
③FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能；FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出现红色．
【猜想与假设】猜想1：固体成分是氧化铁；
猜想2：固体成分是四氧化三铁；
猜想3：固体成分是氧化铁和四氧化三铁．
【活动与探究】连接仪器、装好药品如图所示（加热和固定装置已省略），打开止水夹K，通入氧气，加热玻璃管X．当Y瓶中产生的沉淀不再增加时，停止加热，继续通入氧气至玻璃管冷却．
取玻璃管里的少量固体于试管中，滴加盐酸，微热，固体完全溶解．将所得溶液分成甲、乙两份进行实验．
实验编号 实验步骤 实验现象
 a 向甲溶液中滴加KSCN溶液 溶液变红色
 b 向乙溶液中滴加高锰酸钾溶液 高锰酸钾溶液的紫红色不消失
【结论与反思】（1）由上述实验现象可知，FeCO3在氧气中高温灼烧得到的固体产物是氧化铁，因此，猜想1（填“1”或“2”或“3”）是正确的．
（2）FeCO3在氧气中高温灼烧的化学方程式为4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2．
（3）上述实验a（填“a”或“b”）是多余的，因为无论是哪种猜想中的固体，溶于盐酸后溶液中都存在Fe3+，加入KSCN溶液后都会变红色，因此实验a不能判断固体的成分．
【总结与提升】（1）若实验结束时观察到Y瓶中仍然是澄清的，可能的原因是澄清石灰水的量不足，导致生成的碳酸钙转变成了可溶于水的碳酸氢钙．碳酸氢钙的化学式为Ca（HCO3）2．
（2）CO2使澄清石灰水变浑浊的化学方程式为CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
（3）华雪同学经过反思，觉得该实验设计还存在问题，因为如果在实验b中观察到高锰酸钾溶液褪色，就不能确定哪个猜想是正确的．所以华雪同学又对该实验进行了定量探究：取11.6g纯净的碳酸亚铁固体，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减3.6g．通过计算即可确定：FeCO3和氧气充分反应后的固体成分是氧化铁．

分析 【猜想与假设】由假设①②，也可能是两者的混合物，进行分析解答．
【结论与反思】
（1）根据FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能；FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出现红色，进行分析解答．
（2）FeCO3在氧气中高温灼烧生成氧化铁和二氧化碳气体，写出反应的化学方程式即可．
（3）根据新信息：FeCl2和氯化铁的检验方法，进行分析解答．
【总结与提升】（1）碳酸氢钙中钙元素显+2价，碳酸氢根显-1价，写出其化学式即可．
（2）CO2使澄清石灰水变浑浊，是因为与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，写出反应的化学方程式即可．
（3）根据FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能，进行分析解答．

解答 解：【猜想与假设】由假设①②，也可能是两者的混合物，则猜想3是固体成分是氧化铁和四氧化三铁．
【结论与反思】
（1）由FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出现红色，则向甲溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中含有FeCl3．
FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能，向乙溶液中滴加高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液的紫红色不消失，说明溶液中不含FeCl2．
氯化铁是氧化铁与稀盐酸反应生成的，故FeCO3在氧气中高温灼烧得到的固体产物是氧化铁．因此，猜想1是正确的．
（2）FeCO3在氧气中高温灼烧生成氧化铁和二氧化碳气体，反应的化学方程式为：4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2．
（3）上述实验中a是多余的，无论是哪种猜想中的固体，溶于盐酸后溶液中都存在Fe3+，加入KSCN溶液后都会变红色，因此实验a不能判断固体的成分．
【总结与提升】（1）碳酸氢钙中钙元素显+2价，碳酸氢根显-1价，其化学式为：Ca（HCO3）2．
（2）CO2使澄清石灰水变浑浊，是因为与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
（3）FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能，如果在实验b中观察到高锰酸钾溶液褪色，说明含有氯化亚铁溶液，不能确定是否含有氯化铁，就不能确定哪个猜想是正确的．
华雪同学又对该实验进行了定量探究：取11.6g纯净的碳酸亚铁固体，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减3.6g．
假设生成的固体为氧化铁，设固体质量净减质量为x
4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2 固体减少质量
464                        320                  464-320=144
11.6g                                                    x
$\frac{464}{144}=\frac{11.6g}{x}$           x=3.6g
假设成立，FeCO3和氧气充分反应后的固体成分是氧化铁．            
故答案为：【猜想与假设】固体成分是氧化铁和四氧化三铁；
【结论与反思】（1）氧化铁；1；
（2）4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2；
（3）a；无论是哪种猜想中的固体，溶于盐酸后溶液中都存在Fe3+，加入KSCN溶液后都会变红色，因此实验a不能判断固体的成分．
【总结与提升】（1）Ca（HCO3）2；（2）CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；（3）高锰酸钾溶液褪色；氧化铁．

点评 本题有一定难度，理解氯化铁与氯化亚铁溶液的检验方法，熟练掌握二氧化碳的化学性质、化学方程式的书写方法、化学方程式的有关计算等等是正确解答本题的关键．

练习册系列答案
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5．下列物质分类正确的是（　　）
A．活泼金属：镁、铜、银B．混合物：冰水混合物、空气、石油
C．有机物：乙醇、二氧化碳、葡萄糖D．碳单质：金刚石、石墨、C60
2．规范操作是科学实验的基本要求，下列实验操作规范的是（　　）
A．
熄灭酒精灯		B．
倾倒液体		C．
粗盐提纯		D．
滴加液体
9．中国高铁制造处于世界先进水平．2014年12月，乌鲁木齐-兰州高铁正式通车．
（1）古丽同学乘高铁外出学习，她准备了在高铁上吃的食物有：油饼、风干肉、矿泉水．从营养合理搭配的角度考虑，还缺少的营养素有维生素，你认为还应补充苹果（填食物名称）．
（2）高铁建设需要大量的材料，其中主要用到的有：A．金属材料、B．无机非金属材料、C．合成材料、D．复合材料．用对应字母填空．
①钒钢用于制造高铁的铁轨，它属于A．
②高铁座椅上常用到耐磨、耐腐蚀的涤纶等，涤纶属于C．
（3）高铁列车装有烟雾感应器，高速运行时是全封闭的．列车运行过程中在车厢内吸烟的危害是损害他人健康，而且车上的烟雾报警器就会发出警报，导致列车减速甚至自动停车．
19．漂白液的主要成分是NaClO，NaClO中氯元素的化合价是（　　）
A．-1B．0C．+1D．+5
6．现有X、Y、Z三种金属，把X、Y分别放入稀盐酸中，Y产生气体的速率比X快，把Z放入硫酸铜溶液中，一段时间后，无明显现象，根据以上事实，判断三种金属的活动性强弱，正确的是（　　）
A．X＞Y＞ZB．Y＞Z＞XC．Y＞X＞ZD．Z＞Y＞X
3．下列各组常见物质的区别方法中，不能达到实验目的是（　　）
A．羊毛纤维和合成纤维（点燃，再闻气味）
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C．稀盐酸与氢氧化钠溶液（加酚酞试液，看颜色）
D．白酒和食醋（闻气味）
6．某化学兴趣小组的同学进行了以下实验：向烧杯中加入变质的氢氧化钙固体和一定量的稀盐酸，一段时间后固体全溶解．他们对所得溶液中的溶质成分进行了探究．
【提出问题该烧杯内溶液中的溶质是什么？
【猜想猜想一】：CaCl2、Ca（OH）2和HCl；     猜想二：CaCl2和Ca（OH）2；
猜想三：CaCl2（化学式）；   猜想四：CaCl2和HCl根据所学知识判断，猜想一一定不成立．
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性，碳酸钠溶液呈碱性．
【进行实验】
实验步骤：取少量烧杯内溶液加入试管中，滴入几滴酚酞溶液，振荡．
实验现象：溶液呈无色．结论：猜想二不成立．
实验步骤：取少量烧杯内溶液加入另一支试管中，逐滴加入碳酸钠溶液至过量．
实验现象：先有气泡产生，后有沉淀产生．结论：猜想三不成立，猜想四成立．
【反思与拓展】
（1）氢氧化钙固体在空气中变质的化学方程式Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O．
（2）酸性或碱性较强的液体直接进入下水道，会污染环境．要处理烧杯内的溶液，使其溶质只含有CaCl2，应向烧杯中加入过量的石灰石或大理石．

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