Question

6．某活動(dòng)小組根據(jù)如圖所示進(jìn)行模擬煉鐵的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究．

【提出問題】黑色粉末A可能是什么呢？
【進(jìn)行猜想】
（1）小明認(rèn)為黑色粉末A全部是鐵粉．請(qǐng)寫出鐵粉與CuSO₄溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．實(shí)驗(yàn)過程中采取了過濾，該操作中玻璃棒的作用是引流．
（2）小華認(rèn)為小明的猜想是錯(cuò)誤的，理由是加入足量硫酸銅溶液反應(yīng)后過濾，還有黑色粉末存在．
（3）小華提出了猜想Ⅰ和猜想Ⅱ，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)補(bǔ)充余下的一個(gè)猜想．
查閱資料】鐵的氧化物都能與稀鹽酸，稀硫酸反應(yīng)，其中氧化鐵為紅棕色，其余都為黑色，并且只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引．
猜想Ⅰ；黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成；
猜想Ⅱ；黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成；
猜想Ⅲ；黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成．
方案實(shí)驗(yàn)操作可能的現(xiàn)象結(jié)論1取適量黑色粉末A 用磁鐵吸引黑色粉末全部被吸引猜想 I正確2取適量黑色粉末A用磁鐵吸引黑色粉末部分被吸引猜想 II正確3取適量黑色粉末B加入足量稀鹽酸黑色粉末全部溶解猜想 II正確4    ⑤⑥猜想Ⅲ正確
【實(shí)驗(yàn)探究】
【反思評(píng)價(jià)】小娟認(rèn)為方案2和方案3中得出的結(jié)論都不正確，其理由是取適量黑色粉末B用磁鐵吸引；黑色粉末部分被吸引；含有四氧化三鐵時(shí)，也發(fā)生同樣的現(xiàn)象．
【得出結(jié)論】在高溫下，一氧化碳和氧化鐵可生成鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵．請(qǐng)寫出只生成氧化亞鐵的方程式CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂．
【成分測(cè)定】經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定黑色粉末A是鐵和氧化亞鐵的混合物，小紅稱取了10g該黑色粉末，通入足量的灼熱的CO氣體反應(yīng)，完全反應(yīng)后冷卻，稱得剩余固體質(zhì)量9.2g，求該粉末中氧化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 【進(jìn)行猜想】
（1）運(yùn)用鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅、過濾的基本操作來解答；
（2）運(yùn)用題中信息加入足量硫酸銅溶液后還有黑色粉末解答；
【查閱資料】結(jié)合猜想①②解答；
【實(shí)驗(yàn)探究】運(yùn)用題中信息鐵的氧化物中氧化鐵為紅棕色，其余都為黑色，并且只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引解答；
【反思評(píng)價(jià)】運(yùn)用四氧化三鐵能被磁鐵吸引解答；
【得出結(jié)論】根據(jù)題中信息結(jié)合化學(xué)方程式的書寫方法解答；
【成分測(cè)定】根據(jù)題意“向10g鐵和氧化鐵的混合物中通入CO，加熱至反應(yīng)完全，繼續(xù)通CO直至冷卻，稱量固體質(zhì)量為9.2g”和一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)方程式，可計(jì)算氧化鐵的質(zhì)量．

解答 解：
【進(jìn)行猜想】（1）鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，過濾時(shí)需用到燒杯、漏斗、玻璃棒，該操作中玻璃棒的作用是引流；
（2）加入足量硫酸銅溶液反應(yīng)后過濾，還有黑色粉末存在，可確定黑色粉末A中不僅僅含有鐵還含有其他黑色固體，故答案：加入足量硫酸銅溶液反應(yīng)后過濾，還有黑色粉末存在；
【查閱資料】根據(jù)猜想①和猜想②，即黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成和黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成可確定猜想③，故答案：鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵；
【實(shí)驗(yàn)探究】四氧化三鐵能被磁鐵吸引，故答案：用磁鐵吸引；黑色粉末部分被吸引．
【反思評(píng)價(jià)】如果猜想③正確，方案②和方案③中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都一定會(huì)出現(xiàn)，故答案為：一定．
【得出結(jié)論】一氧化碳能奪取金屬氧化物中的氧元素，生成二氧化碳；生成氧化亞鐵的反應(yīng)方程式為CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂；
【成分測(cè)定】（2）設(shè)混合物中FeO的質(zhì)量為y．
FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂     固體質(zhì)量差
72         56             16
y                         10g-0.2g=0.8g
$\frac{72}{y}=\frac{16}{0.8g}$
x=3.6g
該粉末中氧化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{3.6g}{10g}×$100%=36%
答案：
【進(jìn)行猜想】
（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；引流；
（2）加入足量硫酸銅溶液反應(yīng)后過濾，還有黑色粉末存在；
【查閱資料】黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成；
【反思評(píng)價(jià)】取適量黑色粉末B用磁鐵吸引；黑色粉末部分被吸引；含有四氧化三鐵時(shí)，也發(fā)生同樣的現(xiàn)象；
【得出結(jié)論】CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂；
【成分測(cè)定】該粉末中氧化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是36%．

點(diǎn)評(píng) 此題是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論和實(shí)驗(yàn)步驟反推實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法的考查，知道常見的黑色固體，并熟記它們的性質(zhì)，以及學(xué)會(huì)根據(jù)查閱資料的信息做題的方法，是解題的關(guān)鍵所在．