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某一定量的无水硫酸铁和硫酸亚铁组成的混合物，经测定混合物中氧元素的质量分数为45%，则混合物中铁元素的质量分数为
A.
30.4%
B.
32.5%
C.
34.6%
D.
36.8%
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（2011?丹阳市二模）某兴趣小组在复习铁的冶炼时，在参考资料上发现以下一段文字：已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO
2
．他们不禁产生了疑问：书本119页的实验中，CO与Fe
2
O
3
反应生成的黑色物质真的是Fe粉吗？于是他们进行了以下探究．
【查阅资料】
资料一：Fe粉和Fe
3
O
4
粉末能被磁铁吸引而FeO（黑色）不能；
资料二：Fe
3
O
4
中铁元素有+2、+3两种化合价，其化学式可用FeO?Fe
2
O
3
的形式表示；
【提出猜想】黑色物质可能是Fe
3
O
4
、FeO和Fe粉中的一种或几种．
【进行实验】兴趣小组收集了CO与Fe
2
O
3
反应生成的黑色物质进行了下列实验：
实验方案
实验现象
甲
取少量黑色物质用磁铁吸引
黑色物质全部被磁铁吸引
乙
取少量黑色物质加入30%热的盐酸中
无气泡、溶液颜色变成黄绿色
丙
取少量黑色物质加入硫酸铜溶液中
无任何现象
【实验结论】
（1）甲实验现象说明黑色物质中没有
FeO
FeO
，乙、丙实验现象说明黑色物质中没有
Fe
Fe
；
（2）生成的黑色物质应为Fe
3
O
4
；
（3）写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式
Fe
3
O
4
+8HCl═FeCl
2
+2FeCl
3
+4H
2
O
Fe
3
O
4
+8HCl═FeCl
2
+2FeCl
3
+4H
2
O
；
【拓展探究】同学们对Fe
3
O
4
产生了兴趣，从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档Fe
3
O
4
粉的工艺流程简图．
【生产流程】
【查阅资料】
资料一：硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如下表所示：
温度/℃
0
10
30
50
60
70
80
90
溶解度/g
14.0
17.0
25.0
33.0
35.3
33.0
30.5
27.0
资料二：Fe（OH）
2
受氧气氧化反应原理为：4Fe（OH）
2
+2H
2
O+O
2
=4Fe（OH）
3
资料三：获得Fe
3
O
4
的反应原理为：Fe（OH）
2
+2Fe（OH）
3
△
.
Fe
3
O
4
+4H
2
O
【问题讨论】
（1）溶解时，用50℃至80℃的热水目的是
在50℃～80℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率
在50℃～80℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率
．
（2）写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式
2NaOH+FeSO
4
═Fe（OH）
2
↓+Na
2
SO
4
2NaOH+FeSO
4
═Fe（OH）
2
↓+Na
2
SO
4
；
（3）上述过程中，要控制“通一定量空气”的目的是
控制Fe（OH）
2
转化为Fe（OH）
3
的量[或防止Fe（OH）
2
完全转化为Fe（OH）
3
]
控制Fe（OH）
2
转化为Fe（OH）
3
的量[或防止Fe（OH）
2
完全转化为Fe（OH）
3
]
．
（4）要使四氧化三铁的产率最高，则上述流程中产生的Fe（OH）
2
和Fe（OH）
3
的最佳质量比为
90：214（或45：107）
90：214（或45：107）
．
（5）副产品P是硫酸钠，由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→
c
c
→
a
a
→d．
a．过滤 b．加热浓缩 c．冷却结晶 d．晶体加热至完全失去结晶水
【组成确定】为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质，同学们又进行了下列实验探究．
【查阅资料】
资料一：难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水（反应中各种元素的化合价不变）；
资料二：Fe
2
O
3
和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe
3
O
4
，再生成FeO（黑色），最后生成Fe；
【提出猜想】Fe
3
O
4
中可能含有的杂质是Fe
2
O
3
和FeO中的一种或两种．
【实验设计】同学们称取了23.28g该Fe
3
O
4
样品进行了下列实验：
【实验分析】因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙两小组．
甲组：
（1）该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe
3
O
4
样品中的杂质．B中的最佳试剂是_
②
②
（填序号）．
①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸 ④水
（2）上述实验过程中，CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：①实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；②停止加热后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；③
将装置中的CO
2
送入NaOH溶液中
将装置中的CO
2
送入NaOH溶液中
．
（3）乙组同学认为B装置反应前后的
质量差会偏小而影响计算、分析，你认为他们的理由是
CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气
CO从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气
．
乙组：
利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线（右图）．
（1）写出BC段发生反应的化学方程式：
Fe
3
O
4
+CO
高温
.
3FeO+CO
2
Fe
3
O
4
+CO
高温
.
3FeO+CO
2
．
（2）通过计算确定：该Fe
3
O
4
样品中含有的杂质是
Fe
2
O
3
Fe
2
O
3
，其中含Fe
3
O
4
的质量是
20.88
20.88
g．（不需要写过程）
某兴趣小组在复习铁的冶炼时，在参考资料上发现以下一段文字：已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO
2
．他们不禁产生了疑问：课本上册124页的实验中，CO与Fe
2
O
3
反应生成的黑色物质真的是Fe粉吗？于是他们进行了以下探究．
[查阅资料]
资料一：Fe粉和Fe
3
O
4
粉末能被磁铁吸引而FeO（黑色）不能；
资料二：Fe
3
O
4
中铁元素有+2、+3两种化合价，其化学式可用FeO?Fe
2
O
3
的形式表示；
[提出猜想]黑色物质可能是Fe
3
O
4
、FeO和Fe粉中的一种或几种．
[进行实验]兴趣小组收集了CO与Fe
2
O
3
反应生成的黑色物质进行了下列实验：
实验方案
实验现象
甲
取少量黑色物质用磁铁吸引
黑色物质全部被磁铁吸引
乙
取少量黑色物质加入30%热的盐酸中
无气泡、溶液颜色变成黄绿色
丙
取少量黑色物质加入硫酸铜溶液中
无任何现象
[实验结论]
（1）甲实验现象说明黑色物质中没有
FeO
FeO
，乙、丙实验现象说明黑色物质中没有
Fe
Fe
；
（2）生成的黑色物质应为Fe
3
O
4
；
（3）写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式
Fe
3
O
4
+8HCl=FeCl
2
+2FeCl
3
+4H
2
O
Fe
3
O
4
+8HCl=FeCl
2
+2FeCl
3
+4H
2
O
；
[拓展探究]同学们对Fe
3
O
4
产生了兴趣，从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档Fe
3
O
4
粉的工艺流程简图．
[生产流程]
[查阅资料]
资料一：硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如表所示：
温度/℃
0
10
30
50
60
70
80
90
溶解度/g
14.0
17.0
25.0
33.0
35.3
33.0
30.5
27.0
资料二：Fe（OH）
2
受氧气氧化反应原理为：4Fe（OH）
2
+2H
2
O+O
2
=4Fe（OH）
3
资料三：获得Fe
3
O
4
的反应原理为：Fe（OH）
2
+2Fe（OH）
3
△
.
Fe
3
O
4
+4H
2
O
[问题讨论]
（1）溶解时，用50℃至80℃的热水目的是
在50℃～80℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率
在50℃～80℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率
．
（2）写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式
2NaOH+FeSO
4
═Fe（OH）
2
↓+Na
2
SO
4
2NaOH+FeSO
4
═Fe（OH）
2
↓+Na
2
SO
4
．
（3）上述过程中，要控制“通一定量空气”的目的是
控制Fe（OH）
2
转化为Fe（OH）
3
的量
控制Fe（OH）
2
转化为Fe（OH）
3
的量
．
（4）要使四氧化三铁的产率最高，则上述流程中产生的Fe（OH）
2
和Fe（OH）
3
的最佳质量比为
90：214
90：214
．
（5）副产品P是硫酸钠，由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→
c
c
→
a
a
→d．
a．过滤 b．加热浓缩 c．冷却结晶 d．晶体加热至完全失去结晶水
[组成确定]为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质，同学们又进行了下列实验探究．
[查阅资料]
资料一：难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水（反应中各种元素的化合价不变）；
资料二：Fe
2
O
3
和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe
3
O
4
，再生成FeO（黑色），最后生成Fe；
[提出猜想]Fe
3
O
4
中可能含有的杂质是Fe
2
O
3
和FeO中的一种或两种．
[实验设计]同学们称取了23.28g该Fe
3
O
4
样品进行了下列实验：
[实验分析]因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙两小组．
甲组：
（1）该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe
3
O
4
样品中的杂质．
B中的最佳试剂是
②
②
（填序号）
①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸 ④水
（2）上述实验过程中，CO气体除作为反应物外，能起到的作用是：
①实验开始时，排尽装置中的空气，防止
防止爆炸
防止爆炸
；
②停止加热后，继续通CO气体，防止
防止生成物被氧化
防止生成物被氧化
，以及B中的溶液倒吸入A中；
在本实验中，CO气体还能起到的作用是③
让二氧化碳全部进入B瓶中
让二氧化碳全部进入B瓶中
．
（3）尾气如何处理？
点燃
点燃
．
乙组：
利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线（如图）
（1）写出BC段发生反应的化学方程式：
Fe
3
O
4
+CO
高温
.
3FeO+CO
2
Fe
3
O
4
+CO
高温
.
3FeO+CO
2
；
（2）通过分析计算确定：该Fe
3
O
4
样品中含有的杂质是
Fe
2
O
3
Fe
2
O
3
．（不需要写过程）
（2012?本溪）钢铁是重要的金属材料，但钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失．实验课上，同学们做了验证“铁生锈的条件”及除锈方法的实验．
【试验一】验证“铁生锈的条件”，设计了如下实验：
取3枚无锈的洁净铁钉，如图所示分装在不同条件的试管内．
实验编号
I
II
III
实验条件
铁钉放在用水浸湿的一团棉花球上
试管底放干燥剂，在一团干棉花球上放铁钉，塞紧胶塞
实验图示
（1）请填写实验Ⅱ的实验条件
铁钉放在冷却的蒸馏水中
铁钉放在冷却的蒸馏水中
．
（2）实验Ⅲ中可以作干燥剂的固体物质是
氧化钙
氧化钙
（任写一种）．
【拓展与迁移】查阅资料得知，铜在氧气、水、二氧化碳的共同作用下也会生锈，借鉴“铁生锈的条件”的验证实验，请设计出验证“铜生锈的条件”应做的实验
将铜分别放在二氧化碳，氧气中
将铜分别放在二氧化碳，氧气中
（任写出其中的两个实验，要求只写出加入到试管内的物质）．
【实验二】某同学从工厂中找来一些生锈的生铁屑，做除铁锈的实验．
取一定量生锈铁屑放在试管中，并向试管中加入一定量的稀硫酸，除去铁锈．写出用稀硫酸除铁锈的化学方程式：
Fe
2
O
3
+3H
2
SO
4
=Fe
2
（SO
4
）
3
+3H
2
0
Fe
2
O
3
+3H
2
SO
4
=Fe
2
（SO
4
）
3
+3H
2
0
．
【拓展与迁移】反应结束后，发现试管底部有少量黑色固体剩余，同学们又想探究剩余黑色固体的成分，做出了如下猜想：
猜想一：黑色固体中一定有碳；
猜想二：黑色固体中一定有铁．
做出猜想一的理由是
碳是黑色固体、不与硫酸反应
碳是黑色固体、不与硫酸反应
．
假设猜想二正确，请完成下列实验设计方案．
实验操作
预期实验现象
结论
取少量黑色固体放入试管中，加入足量的
稀盐酸
稀盐酸
黑色固体部分溶解，有气泡生成
黑色固体部分溶解，有气泡生成
猜想二正确
某校学生在配制氢氧化钠溶液后忘记塞瓶塞．对于该溶液是否变质，他们提出了如下假设：
假设一：该溶液没有变质
假设二：该溶液部分变质
假设三：该溶液全部变质
他们提出氢氧化钠溶液变质的理由是
．
Ⅰ．定性研究
为了验证以上假设，甲组同学设计了如下两个实验方案：（提示：氯化钡溶液显中性）
实验步骤
实验现象
结论
方案1
取少量氢氧化钠溶液放入试管中，滴入2滴无色酚酞试液
无色酚酞试液变红
假设一成立
方案2
取少量氢氧化钠溶液放入试管中，滴入过理BaCl
2
溶液，再滴入无色酚酞试液
有白色沉淀产生，酚酞变红
假设
成立
有白色沉淀产生，酚酞不变红
假设
成立
【交流讨论】
乙组同学认为他们的实验方案不严密，方案一不能证实溶液没有变质．后经研究，方案一改进如下：取少量该溶液于试管中，加入足量的
，若无气泡产生，则假设一成立．
最后经过同学们共同努力，得出结论：假设二成立．于是他们继续研究下去．
Ⅱ．定量探究
【提出问题】【该瓶溶液中碳酸钠的质量是多少呢？
【设计实验】同学们讨论后认为只要收集上述实验中的相关数据，通过计算就可以得出样品中碳酸钠的质量．你认为该相关数据是
．
（1）测定二氧化碳的体积，甲组同学设计了图1所示的实验装置（铁架台等固定装置已略去），取待测样品，进行实验．
【实验步骤】
①如图1所示，连接好装置，检查装置气密性良好；
②称一定量的样品置于烧杯中，加入适量水混合，完全溶解后全部倒入图1的烧瓶中，向分液漏斗中加入足量稀盐酸待用；
③将量气管液面调节到“0”刻度，并使量气管内液面与油层相平，打开止水夹和分液漏斗活塞；
④反应结束后，再次调节量气管内液面与油层液面相平，读出气体体积；
⑤查得CO
2
的密度，计算样品中碳酸钠的质量分数．
【问题讨论】
图1中油层的作用为
，油层上方留有空气，会使测量结果
（填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）．中和反应明显放出热量，滴加稀盐酸后，发生装置里发生的中和反应的化学方程式为
，这个反应的发生可能使测定结果
（填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）．
（2）测定二氧化碳的质量．乙组同学提出了可以用如图2装置测定二氧化碳的质量（铁架台、铁夹等固定用装置已略去，碱石灰是固体氢氧化钠和生石灰的混合物）．
取10.0g待测样品，进行实验．实验步骤如下：
a．连接好装置，并检查气密性；
b．打开弹簧夹，缓缓通入一段时间空气；
c．称量装置D的质量为83.4g；
d．关闭弹簧夹，慢慢滴加Y溶液，至不再产生气泡为止；
e．打开弹簧夹，再次缓缓通入一段时间空气；
f．再次称量装置D的质量为84.5g．
【交流讨论】
①试剂X、Y、Z依次最适宜选用
（选填字母）
A．氢氧化钠溶液 浓盐酸 浓硫酸 B．澄清石灰水 稀盐酸 稀硫酸
C．氢氧化钠溶液 稀硫酸 浓硫酸 D．浓硫酸 稀硫酸 氢氧化钠溶液
②步骤e中通入空气的作用是
．
③若没有装置C，则会导致测定结果
（选填“偏大”、“偏小”或“无影响”，下同）；若没有装置E，则会导致测定结果
．
【交流讨论】根据实验中测得的有关数据，计算部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数．
（3）丙组同学提出还可以用如图3方案测定碳酸钠的质量
①该实验要求加入的A溶液必须过量，检查A溶液已过量的方法是
②操作B的名称是
，该操作用到的玻璃仪器有
．
关 闭
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物理
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生物
地理
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