Question

某化學興趣小組對一包干燥的紅色粉末組成進行探究，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
（2）Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂
【實驗探究】
[甲組同學]：定性檢測該紅色粉末的物質組成
（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方程式是

 

．
[乙組同學]：定量測定該紅色粉末中氧化鐵的質量分數(shù)
【實驗步驟】：小晨稱取該紅色粉末5.0g裝入硬質玻璃管中，按下圖進行實驗．開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再高溫加熱使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應前后稱量相關物質的總質量（裝置內空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計），其數(shù)據如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質量為48.3g	玻璃管和固體物質的總質量為47.1g
Ⅱ 組	洗氣瓶和瓶中所盛物質的總質量為258.6g	洗氣瓶和瓶中所盛物質的總質量為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)生反應的化學方程式為

 

．B裝置中發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
（2）根據上述表格中的實驗數(shù)據計算：紅色粉末中氧化鐵的質量分數(shù)為

 

．
（3）從環(huán)保角度看上述裝置有嚴重不足之處．你認為應該如何改進？

 

．
【拓展延伸】：對實驗后B裝置洗氣瓶內溶液做進一步探究
【實驗步驟】：小淵同學取該洗氣瓶內溶液50克，逐滴加入氫氧化鈣溶液至無沉淀析出，共得沉淀5克．試計算：洗氣瓶內的溶液中碳酸鈉的質量分數(shù)．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,金屬的化學性質,酸的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,根據化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：【實驗探究】
（1）銅不能和稀鹽酸反應，氧化鐵能和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水；
（2）鐵和氯化銅反應能生成氯化亞鐵和銅；
【交流討論】
（1）一氧化碳具有可燃性，與空氣混合達到爆炸極限時，遇明火或加熱時會發(fā)生爆炸；
高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應能生成鐵和二氧化碳；
二氧化碳和氫氧化鈉反應能生成碳酸鈉和水；
（2）根據上述表格中的實驗數(shù)據可以計算紅色粉末中氧化鐵的質量分數(shù)；
（3）一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境；
【實驗步驟】
根據沉淀碳酸鈣的質量可以計算碳酸鈉的質量，進一步可以計算洗氣瓶內的溶液中碳酸鈉的質量分數(shù)．

解答：解：【實驗探究】
（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，因為如果只含有銅，則不能和稀鹽酸反應；
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，鹽酸和氧化鐵反應的化學方程式為：
Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
故填：①；Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
（2）氧化鐵和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水，銅和氯化鐵反應生成氯化亞鐵和氯化銅，鐵和氯化銅反應生成銅和氯化亞鐵，鐵和氯化銅反應的化學方程式為：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，防止加熱時發(fā)生爆炸；
A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

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

高溫  .

2Fe+3CO₂；
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（2）解：設氧化鐵的質量為x，
氧化鐵和一氧化碳反應生成二氧化碳的質量為：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量分數(shù)為：

4g

5g

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

106

100

=

y

5g

，
y=5.3g，
洗氣瓶內的溶液中碳酸鈉的質量分數(shù)為：

5.3g

50g

×100%=10.6%．
答：洗氣瓶內的溶液中碳酸鈉的質量分數(shù)為10.6%．

點評：實驗是化學的重要組成部分，正確的實驗操作是得出科學結論的前提條件之一，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為得出正確的結論奠定基礎．