Question

6．經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)同學(xué)們對鐵的性質(zhì)有了一定的了解，下面是某興趣小組的同學(xué)對有關(guān)鐵的問題進行了深入探究，請你一同參與．
一、做完“鐵在氧氣里燃燒”的實驗后，興趣小組有兩個疑惑不解的問題，于是他們進行了以下探究活動：
[問題1]鐵燃燒時濺落下來的黑色物質(zhì)中還有沒有鐵呢？
[資料卡1]
（1）自然界中鐵的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃兩種（FeO極易被氧化為Fe₂O₃）；
（2）鐵的氧化物均能溶于酸的溶液．
[實驗探究]將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入鹽酸溶液，觀察到的現(xiàn)象
是冒氣泡，說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質(zhì)中還含有鐵．有同學(xué)想到用磁鐵吸引方法也可以更簡便的說明黑色物質(zhì)中是否含有鐵．你認為這種方法可行嗎？不行，
理由是Fe₃O₄也能被磁鐵吸引．
[問題2]鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe₂O₃呢？
[資料卡2]（1）Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點見下表：（2）Fe₂O₃高溫時分解成Fe₃O₄．

	Fe3O4	Fe2O3	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	--
熔點/℃	--	--	1535

[理論探討]根據(jù)實驗現(xiàn)象，并結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可推知鐵在氧氣里燃燒時產(chǎn)生的高溫應(yīng)l535℃～l538℃之間，在此溫度范圍內(nèi)Fe₂O₃已分解，所以鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)物是Fe₃O₄．
[拓展延伸]
（1）有些超市的食品密封包裝盒的透明蓋內(nèi)放有黑色的FeO粉末，若粉末的顏色由黑色變成紅棕色，就說明包裝盒破損進氣，這樣售貨員就能及時發(fā)現(xiàn)并處理．
（2）在探究鐵生銹的條件時，將鐵釘浸沒在試管里的食鹽水中，一段時間后，發(fā)現(xiàn)試管底部出現(xiàn)了黑色粉末．對此黑色粉末的組成做了如下幾種猜測：
①Fe、②Fe₂O₃、③Fe₃O₄、④FeCl₃、⑤數(shù)種物質(zhì)的混合物．
你認為上述猜想中，不做實驗就可排除的是②和④（填序號），理由是Fe₂O₃是紅棕色固體，F(xiàn)eCl₃能溶于水；
你認為黑色粉末還可能是C，理由是鐵釘一般是用生鐵制成的．
二、有關(guān)鐵的計算：
該興趣小組取一塊6克生鐵樣品置于燒杯中（燒杯質(zhì)量為50g），將100g稀硫酸均分為5次加入燒杯中（雜質(zhì)不與稀硫酸反應(yīng)且不溶于水），稱得燒杯的質(zhì)量見下表，請回答下列問題：

序號	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
加入稀硫酸的質(zhì)量/g	20	20	20	20	20
剩余燒杯的總質(zhì)量/g	75.95	m	115.85	135.8	155.8

（1）表中m的值為：95.9g
（2）計算生鐵樣品中鐵的質(zhì)量（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 一、根據(jù)鐵的化學(xué)性質(zhì)檢驗鐵的存在，鐵能與酸反應(yīng)生成氫氣，而鐵的氧化物與酸反應(yīng)生成的是水，四氧化三鐵是磁鐵礦的主要成分，能被磁鐵吸引，根據(jù)氧化鐵的性質(zhì)結(jié)合生成的產(chǎn)物為四氧化三鐵，確定燃燒的溫度，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以確定氧化鐵分解的另一種物質(zhì)為氧氣，根據(jù)物質(zhì)的顏色以及溶解性和組成可以猜測黑色粉末的組成．
二、根據(jù)表中的數(shù)據(jù)對比分析可知，每20g的硫酸完全反應(yīng)，生成氫氣的質(zhì)量為50g+6g+20g-75.95g=0.05g，由于在第三次時剩余燒杯的總質(zhì)量總共有115.85g，由第四次剩余燒杯的總質(zhì)量總共有135.8g，還有氫氣生成，說明第二次反應(yīng)后鐵有剩余；由此可以求出m的值，根據(jù)生成氫氣的質(zhì)量求解生鐵樣品中鐵的質(zhì)量．

解答 解：一、【實驗探究】鐵能與酸反應(yīng)生成氫氣，而鐵的氧化物與酸反應(yīng)生成的是水，四氧化三鐵是磁鐵礦的主要成分，能被磁鐵吸引，所以本題答案為：鹽酸，冒氣泡，不行，F(xiàn)e₃O₄也能被磁鐵吸引；
【理論探討】根據(jù)氧化鐵的性質(zhì)結(jié)合生成的產(chǎn)物為四氧化三鐵，確定燃燒的溫度，所以本題答案為：l535℃～l538℃；
【拓展延伸】（1）如果包裝盒破損進氣，空氣中的氧氣就把氧化亞鐵氧化，黑色就變成紅棕色氧化鐵．所以本題答案為：由黑色變成紅棕色；
（2）試管底部出現(xiàn)的是黑色粉末，而氧化鐵是紅棕色固體，氯化鐵是能溶于水的物質(zhì)，鐵釘是由生鐵制成的，而生鐵是鐵與碳的合金，所以本題答案為：②、④，F(xiàn)e₂O₃是紅棕色固體，F(xiàn)eCl₃能溶于水，C，鐵釘一般是用生鐵制成的．
二、
根據(jù)表中的數(shù)據(jù)對比分析可知，每20g的硫酸完全反應(yīng)，生成氫氣的質(zhì)量為0.5g，由于在第三次時剩余燒杯的總質(zhì)量總共有115.85g，由第四次剩余燒杯的總質(zhì)量總共有135.8g，還有氫氣生成，說明第二次反應(yīng)后鐵有剩余；由此為75.95g+20g-0.05g=95.9g，
反應(yīng)過程中生成氫氣的質(zhì)量為6g+50g+100g-155.8g=0.2g
設(shè)生成0.2g氫氣消耗鐵的質(zhì)量為x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x              0.2g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.2g}$
x=5.6g
答：生鐵樣品中鐵的質(zhì)量為5.6g．

點評 本題鐵及其氧化物的有關(guān)性質(zhì)，完成此題，可以依據(jù)已有的知識結(jié)合題干敘述的內(nèi)容進行．