Question

某化學(xué)興趣小組對一包干燥的紅色粉末組成進(jìn)行探究，該紅色粉末可能由Cu、Fe₂O₃兩種固體中的一種或兩種組成．
【提出猜想】：紅色粉末可能是：①Cu       ②Fe₂O₃    ③Cu和Fe₂O₃
【查閱資料】：
（1）白色無水CuSO₄遇水變藍(lán)
（2）Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂
【實(shí)驗(yàn)探究】
[甲組同學(xué)]：定性檢測該紅色粉末的物質(zhì)組成
（1）小云取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，充分振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，得有色溶液．則猜想

 

一定不成立，寫出其中鹽酸參與的化學(xué)方程式為

 

．
（2）小偉向小云得到的有色溶液中插入一根潔凈的鐵絲，反應(yīng)充分后，觀察到鐵絲表面有
紅色固體出現(xiàn)，得出猜想③成立，寫出生成紅色固體的化學(xué)方程式是

 

．
[乙組同學(xué)]：定量測定該紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
【實(shí)驗(yàn)步驟】：小晨稱取該紅色粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按下圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．開始時(shí)緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過一段時(shí)間后再高溫加熱使其充分反應(yīng)．待反應(yīng)完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應(yīng)前后稱量相關(guān)物質(zhì)的總質(zhì)量（裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計(jì)），其數(shù)據(jù)如下表：

	反應(yīng)前	反應(yīng)后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為48.3g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為47.1g
Ⅱ 組	洗氣瓶和瓶中所盛物質(zhì)的總質(zhì)量為258.6g	洗氣瓶和瓶中所盛物質(zhì)的總質(zhì)量為261.9g

【交流討論】
（1）在裝置A中先通CO氣體的目的是

 

．
A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．B裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）根據(jù)上述表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算：紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（3）從環(huán)保角度看上述裝置有嚴(yán)重不足之處．你認(rèn)為應(yīng)該如何改進(jìn)？

 

．
【拓展延伸】：對實(shí)驗(yàn)后B裝置洗氣瓶內(nèi)溶液做進(jìn)一步探究
【實(shí)驗(yàn)步驟】：小淵同學(xué)取該洗氣瓶內(nèi)溶液50克，逐滴加入氫氧化鈣溶液至無沉淀析出，共得沉淀5克．試計(jì)算：洗氣瓶內(nèi)的溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,金屬的化學(xué)性質(zhì),酸的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：科學(xué)探究

分析：【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）銅不能和稀鹽酸反應(yīng)，氧化鐵能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水；
（2）鐵和氯化銅反應(yīng)能生成氯化亞鐵和銅；
【交流討論】
（1）一氧化碳具有可燃性，與空氣混合達(dá)到爆炸極限時(shí)，遇明火或加熱時(shí)會發(fā)生爆炸；
高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)能生成鐵和二氧化碳；
二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)能生成碳酸鈉和水；
（2）根據(jù)上述表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以計(jì)算紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會污染環(huán)境；
【實(shí)驗(yàn)步驟】
根據(jù)沉淀碳酸鈣的質(zhì)量可以計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計(jì)算洗氣瓶內(nèi)的溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，充分振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，說明紅色粉末中一定不是只含有銅，因?yàn)槿绻�只含有銅，則不能和稀鹽酸反應(yīng)；
紅色粉末中一定含有氧化鐵，否則不能和稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，鹽酸和氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
故填：①；Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
（2）氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，銅和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅，鐵和氯化銅反應(yīng)生成銅和氯化亞鐵，鐵和氯化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu．
故填：Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu．
【交流討論】
（1）在裝置A中先通CO氣體的目的是排出玻璃管中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；
A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；
B裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
故填：排出玻璃管中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（2）解：設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為x，
氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為：261.9g-258.6g=3.3g，
Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂，
 160               132
  x                3.3g

160

132

=

x

3.3g

，
x=4g，
紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

4g

5g

×100%=80%，
故填：80%．
（3）一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會污染環(huán)境，因此應(yīng)該將尾氣收集或點(diǎn)燃．
故填：將尾氣收集或點(diǎn)燃．
【拓展延伸】
解：設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為y，
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，
 106                 100
  y                   5g

106

100

=

y

5g

，
y=5.3g，
洗氣瓶內(nèi)的溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

5.3g

50g

×100%=10.6%．
答：洗氣瓶內(nèi)的溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.6%．

點(diǎn)評：實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的重要組成部分，正確的實(shí)驗(yàn)操作是得出科學(xué)結(jié)論的前提條件之一，因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為得出正確的結(jié)論奠定基礎(chǔ)．