Question

取m₁g某常見(jiàn)黑色粉末（由M、Z兩種元素組成）進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)以確定組成．將該粉末和足量碳粉充分混合，平鋪在反應(yīng)管a中，b瓶中盛足量澄清石灰水．按圖連接儀器并檢查好氣密性．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先進(jìn)行操作G，過(guò)一段時(shí)間后，加熱反應(yīng)管a，觀察到管內(nèi)發(fā)生劇烈反應(yīng)，并有熔融物生成．同時(shí)，b瓶的溶液中出現(xiàn)白色渾濁．經(jīng)一系列測(cè)定，確定反應(yīng)完全 后，停止加熱，繼續(xù)通氮?dú)猓�直到反�?yīng)管冷卻．此時(shí)，管中的熔融物凝固成銀白色金屬M(fèi)，再進(jìn)行分離、提純、稱量，得到m₂g純金屬M(fèi)，且m₁=1.38m₂．根據(jù)以上敘述回答問(wèn)題：
（1）該粉末的化學(xué)式是

 

；操作G是

 

．
（2）停止加熱前是否需要先關(guān)閉止水夾K？

 

；原因：

 

．
（3）反應(yīng)管a中產(chǎn)生金屬單質(zhì)的化學(xué)方程式為：

 

．
（4）本實(shí)驗(yàn)的尾氣是否需處理？

 

；如需處理，請(qǐng)回答如何處理；如不需處理，請(qǐng)說(shuō)明理由．

 

．
（5）某同學(xué)做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，b瓶最終得到了澄清溶液，他向該溶液中加入了某物質(zhì)，溶液又只出現(xiàn)了渾濁．請(qǐng)書(shū)寫(xiě)出加入物質(zhì)的化學(xué)式：

 

．

Answer 1

分析：（1）用碳單質(zhì)常用來(lái)冶煉金屬銅、鐵，由“管中的熔融物凝固成銀白色金屬M(fèi)”可知該金屬是鐵塊．設(shè)該鐵的氧化物的化學(xué)式是Fe_xO_y，根據(jù)m₁=1.38m₂列出反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算；操作G是通一段時(shí)間氮?dú)�，以排盡試管里的空氣，防止有氧氣使產(chǎn)生的一氧化碳燃燒發(fā)生爆炸；
（2）“經(jīng)一系列測(cè)定，確定反應(yīng)完全后，停止加熱，繼續(xù)通氮?dú)�，直到反�?yīng)管冷卻”，由于繼續(xù)通氮?dú)�，不�?huì)倒吸；
（3）根據(jù)反應(yīng)管a中，反應(yīng)物為碳和四氧化三鐵，產(chǎn)生金屬單質(zhì)為鐵單質(zhì)，結(jié)合質(zhì)量守恒定律可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）在高溫下會(huì)與碳反應(yīng)生成有毒的一氧化碳，石灰水不能吸收一氧化碳，排到大氣中會(huì)污染空氣，肯定要進(jìn)行尾氣處理，根據(jù)一氧化碳的還原性設(shè)計(jì)處理方案；
（5）少量的二氧化碳與石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀，過(guò)量的二氧化碳會(huì)與碳酸鈣結(jié)合成可溶的碳酸氫鈣，使溶液變澄清，加入堿后又會(huì)生出碳酸鈣沉淀，以此書(shū)寫(xiě)離子方程式．

解答：解：（1）解：該實(shí)驗(yàn)是用碳單質(zhì)冶煉金屬，常用來(lái)冶煉金屬銅、鐵，由“管中的熔融物凝固成銀白色金屬M(fèi)”可知該金屬是鐵塊．設(shè)該鐵的氧化物的化學(xué)式是Fe_xO_y，
反應(yīng)如下：2Fe_xO_y+yC

△   .

2xFe+yCO₂
       2（56x+16y）   2x×56 
         m₁            m₂
則

m1

m2

=

2(56x+16y)

2x×56

=1.38
解得x：y=3：4所以該鐵的氧化物是Fe₃O₄；
操作G是通一段時(shí)間氮?dú)�，以排盡試管里的空氣，防止有氧氣使產(chǎn)生的一氧化碳燃燒發(fā)生爆炸，
故答案為：Fe₃O₄；緩緩?fù)ㄈ氲獨(dú)猓?br />（2）停止加熱前不需要先關(guān)閉止水夾K，因?yàn)橥Ｖ辜訜岷�，繼續(xù)通氮?dú)�，直到反�?yīng)管冷卻，不會(huì)發(fā)生倒吸，
故答案為：不需要；因?yàn)橥Ｖ辜訜岷笕岳^續(xù)通N₂，不會(huì)發(fā)生倒吸；
（3）反應(yīng)管a中，反應(yīng)物為碳和四氧化三鐵，產(chǎn)生金屬單質(zhì)為鐵單質(zhì)，化學(xué)方程式為：Fe₃O₄+4C

△   .

3Fe+4CO↑ 或 （Fe₃O₄+2C

△   .

3Fe+2CO₂↑）或
（ Fe₃O₄+4CO

△   .

3Fe+4CO₂↑），
故答案為：Fe₃O₄+4C

△   .

3Fe+4CO↑或（Fe₃O₄+2C

△   .

3Fe+2CO₂↑）或（ Fe₃O₄+4CO

△   .

3Fe+4CO₂↑）；
（4）本實(shí)驗(yàn)的尾氣需要處理，因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)生的二氧化碳在高溫下會(huì)與碳反應(yīng)生成有毒的一氧化碳，石灰水不能吸收一氧化碳，排到大氣中會(huì)污染空氣．一般用燃燒的方法處理一氧化碳，所以可以用雙孔塞把b塞起來(lái)，一個(gè)孔導(dǎo)入反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體，以除去二氧化碳，另一孔導(dǎo)出，在導(dǎo)管口處點(diǎn)燃，出去一氧化碳，或連接一個(gè)加熱的裝有CuO粉末的反應(yīng)管，
故答案為：需要處理，因?yàn)樯�成了有毒的CO；可連接一個(gè)加熱的裝有CuO粉末的反應(yīng)管（或放一個(gè)點(diǎn)燃的酒精燈，或用一氣球收集氣體．其它合理答案同樣可以）；
（5）少量的二氧化碳與石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀，過(guò)量的二氧化碳會(huì)與碳酸鈣結(jié)合成可溶的碳酸氫鈣，使溶液變澄清，反應(yīng)如下：Ca（OH）₂+2CO₂（過(guò)量）=Ca（HCO₃）₂ 所以只要使Ca（HCO₃）₂中的HCO₃^-變成CO₃^2-，就能變回CaCO₃沉淀，可以加入氫氧化鈣或者氫氧化鋇等堿，溶液又只出現(xiàn)了渾濁，
 故答案為：Ca（OH）₂ （其他合理答案也給分）如加Ba（OH）₂．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了物質(zhì)的組成和含量測(cè)定，注意通過(guò)反應(yīng)計(jì)算物質(zhì)的化學(xué)式是解答本題的關(guān)鍵，本題難度中等．