Question

某化学兴趣小组对一包干燥的红色粉末组成进行探究，该红色粉末可能由Cu、Fe₂O₃两种固体中的一种或两种组成．
【提出猜想】：红色粉末可能是：①Cu       ②Fe₂O₃    ③Cu和Fe₂O₃
【查阅资料】：
（1）白色无水CuSO₄遇水变蓝
（2）Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂
【实验探究】
[甲组同学]：定性检测该红色粉末的物质组成
（1）小云取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，充分振荡后观察，发现固体全部溶解，得有色溶液．则猜想

 

一定不成立，写出其中盐酸参与的化学方程式为

 

．
（2）小伟向小云得到的有色溶液中插入一根洁净的铁丝，反应充分后，观察到铁丝表面有
红色固体出现，得出猜想③成立，写出生成红色固体的化学方程式是

 

．
[乙组同学]：定量测定该红色粉末中氧化铁的质量分数
【实验步骤】：小晨称取该红色粉末5.0g装入硬质玻璃管中，按下图进行实验．开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再高温加热使其充分反应．待反应完全后，停止加热，仍继续通CO气体直至玻璃管冷却．反应前后称量相关物质的总质量（装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计），其数据如下表：

	反应前	反应后
Ⅰ 组	玻璃管和红色粉末的总质量为48.3g	玻璃管和固体物质的总质量为47.1g
Ⅱ 组	洗气瓶和瓶中所盛物质的总质量为258.6g	洗气瓶和瓶中所盛物质的总质量为261.9g

【交流讨论】
（1）在装置A中先通CO气体的目的是

 

．
A装置中发生反应的化学方程式为

 

．B装置中发生反应的化学方程式为

 

．
（2）根据上述表格中的实验数据计算：红色粉末中氧化铁的质量分数为

 

．
（3）从环保角度看上述装置有严重不足之处．你认为应该如何改进？

 

．
【拓展延伸】：对实验后B装置洗气瓶内溶液做进一步探究
【实验步骤】：小渊同学取该洗气瓶内溶液50克，逐滴加入氢氧化钙溶液至无沉淀析出，共得沉淀5克．试计算：洗气瓶内的溶液中碳酸钠的质量分数．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,金属的化学性质,酸的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：【实验探究】
（1）铜不能和稀盐酸反应，氧化铁能和稀盐酸反应生成氯化铁和水；
（2）铁和氯化铜反应能生成氯化亚铁和铜；
【交流讨论】
（1）一氧化碳具有可燃性，与空气混合达到爆炸极限时，遇明火或加热时会发生爆炸；
高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应能生成铁和二氧化碳；
二氧化碳和氢氧化钠反应能生成碳酸钠和水；
（2）根据上述表格中的实验数据可以计算红色粉末中氧化铁的质量分数；
（3）一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境；
【实验步骤】
根据沉淀碳酸钙的质量可以计算碳酸钠的质量，进一步可以计算洗气瓶内的溶液中碳酸钠的质量分数．

解答：解：【实验探究】
（1）取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，充分振荡后观察，发现固体全部溶解，说明红色粉末中一定不是只含有铜，因为如果只含有铜，则不能和稀盐酸反应；
红色粉末中一定含有氧化铁，否则不能和稀盐酸发生反应，盐酸和氧化铁反应的化学方程式为：
Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
故填：①；Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
（2）氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水，铜和氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜，铁和氯化铜反应生成铜和氯化亚铁，铁和氯化铜反应的化学方程式为：Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu．
故填：Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu．
【交流讨论】
（1）在装置A中先通CO气体的目的是排出玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸；
A装置中发生反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂；
B装置中发生反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
故填：排出玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸；Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂；
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（2）解：设氧化铁的质量为x，
氧化铁和一氧化碳反应生成二氧化碳的质量为：261.9g-258.6g=3.3g，
Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂，
 160               132
  x                3.3g

160

132

=

x

3.3g

，
x=4g，
红色粉末中氧化铁的质量分数为：

4g

5g

×100%=80%，
故填：80%．
（3）一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境，因此应该将尾气收集或点燃．
故填：将尾气收集或点燃．
【拓展延伸】
解：设碳酸钠的质量为y，
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，
 106                 100
  y                   5g

106

100

=

y

5g

，
y=5.3g，
洗气瓶内的溶液中碳酸钠的质量分数为：

5.3g

50g

×100%=10.6%．
答：洗气瓶内的溶液中碳酸钠的质量分数为10.6%．

点评：实验是化学的重要组成部分，正确的实验操作是得出科学结论的前提条件之一，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为得出正确的结论奠定基础．