某研究性小組在實驗室中模擬煉鐵化學原理的實驗.
Ⅰ.定性探究

在一定溫度下,該小組同學用一氧化碳還原純凈的氧化鐵(實驗裝置如圖1所示,從環(huán)保角度看,該小組設計的實驗裝置有不足之處,你認為該如何改進?
 
),觀察到玻璃管內(nèi)固體由紅色全部變?yōu)楹谏∶魍瑢W認為該黑色固體全部是鐵,但小華同學提出了質(zhì)疑,于是大家分頭查閱資料.
【查閱資料】
(1)一氧化碳還原氧化鐵的固體產(chǎn)物的成分與反應溫度、反應時間等因素有關.
(2)一氧化碳還原氧化鐵的實驗過程中固體產(chǎn)物可能有四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵.
(3)
性質(zhì)物質(zhì) 四氧化三鐵 氧化亞鐵 鐵粉
顏色 黑色 黑色 黑色
能否被磁鐵吸引 不能
【實驗與猜想】
(1)該小組同學將反應后的黑色固體研磨后,再用磁鐵吸引,發(fā)現(xiàn)黑色固體全部能被吸引,則該黑色固體中不可能含有
 

(2)進行猜想:黑色固體可能
a.全部為鐵        b.
 
       c.
 

Ⅱ.定量探究
取上述研磨后的黑色固體20g,設計如下實驗(如圖2所示):

(1)小明同學的猜想是否成立?
(2)通過計算,確定20g黑色固體的成分及質(zhì)量(請寫出計算過程).
【繼續(xù)試驗】
若要從以上探究所得FeSO4、CuSO4的混合溶液中回收銅和硫酸亞鐵晶體,可設計如下實驗方案(如圖3所示):

(1)步驟①中,金屬X是
 
,該反應的化學方程式為
 

(2)步驟②中,加入過量稀硫酸的目的是
 
考點:鐵的冶煉,金屬的化學性質(zhì),酸的化學性質(zhì),書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式
專題:金屬與金屬材料
分析:Ⅰ定性探究:尾氣中含有一氧化碳,有毒;
【實驗與猜想】(1)根據(jù)題意黑色固體粉末全部能被吸引分析不可能含有的物質(zhì);
(2)根據(jù)鐵和四氧化三鐵都是黑色、都能被磁鐵吸引,對黑色粉末進行猜想.
Ⅱ定量研究:(1)根據(jù)該黑色粉末與足量的硫酸銅溶液反應后的現(xiàn)象來分析解答.(2)根據(jù)化學方程式進行計算.
【繼續(xù)試驗】可以用過量的鐵粉與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵,因此X是鐵,過濾后得到銅和鐵的混合物;然后再加入過量的稀硫酸把鐵粉除去.
解答:解:Ⅰ定性探究:尾氣中的一氧化碳有毒會污染空氣,應該將尾氣點燃處理;
【實驗與猜想】(1)由題意可知,黑色固體粉末全部能被吸引,則該黑色固體粉末中不可能含有氧化亞鐵;(2)由題意可知,黑色固體粉末全部能被吸引,黑色固體粉末可能是全部為鐵或全部為四氧化三鐵或四氧化三鐵與鐵粉的混合物.
Ⅱ定量研究:(1)20g黑色固體粉末與足量的硫酸銅溶液充分反應后,得到硫酸亞鐵溶液和銅,說明黑色粉末中含有鐵,過濾得到的黑色固體是四氧化三鐵,則金屬混合物是鐵和四氧化三鐵的混合物;小明的猜想不成立;
(2)反應前后,固體質(zhì)量增加了20.8g-20g=0.8g,設黑色固體中鐵的質(zhì)量為x
Fe+CuSO4═Cu+FeSO4   固體質(zhì)量增加
56        64           64-56=8
x                       0.8g
56
8
=
x
0.8g

x=5.6g
四氧化三鐵的質(zhì)量:20g-5.6 g═14.4 g
【繼續(xù)試驗】可以用過量的鐵粉與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵,因此X是鐵;鐵粉與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵;然后再加入過量的稀硫酸把銅粉和鐵粉混合物中的鐵粉除去,為了將混合物中的鐵粉除盡,所以加入的稀硫酸必須是過量的.
故答案為:Ⅰ.定性探究:點燃尾氣;
【實驗與猜想】(1)氧化亞鐵;(2)全部為四氧化三鐵;鐵與四氧化三鐵的混合物;
Ⅱ.定量研究:(1)不成立
(2)解:反應前后,固體質(zhì)量增加了20.8g-20g=0.8g,設黑色固體中鐵的質(zhì)量為x
Fe+CuSO4═Cu+FeSO4   固體質(zhì)量增加
56        64           64-56=8
x                       0.8g
56
8
=
x
0.8g

x=5.6 g           
四氧化三鐵的質(zhì)量:20g-5.6 g═14.4 g
答:20g黑色粉末中含有5.6g鐵粉和14.4g四氧化三鐵.
【繼續(xù)試驗】(1)Fe;Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;(2)除去過量的鐵.
點評:本題綜合性較強,較全面的考查了一氧化碳還原氧化鐵,尤其是利用數(shù)據(jù)對混合物的判斷增加了試題難度,掌握反應前后元素的質(zhì)量不變,并會結(jié)合方程式分析即可順利解答.關于金屬的活動性順序及其應用的探究,通過實驗現(xiàn)象、對實驗方法和過程的探究,在比較鑒別的基礎上,得出了正確的實驗結(jié)論.
練習冊系列答案
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亞硝酸鈉和食鹽是兩種不同的物質(zhì),食鹽是日常調(diào)味品,亞硝酸鈉有毒,所以切不可將亞硝酸鈉當做食鹽食用.請從下面兩種角度分析亞硝酸鈉和食鹽的區(qū)別.
(1)從元素組成的角度;
(2)從相對分子質(zhì)量的角度.

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科目:初中化學 來源: 題型:

現(xiàn)有一種Na2CO3和NaHCO3的混合物,某同學為測定其含量,取一定量的該樣品溶于水,逐滴加入稀鹽酸并不斷振蕩,首先發(fā)生反應:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,然后才發(fā)生反應:NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O.
已知:該溫度下CO2密度為1.98g/L,實驗測得產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量與加入稀鹽酸質(zhì)量的數(shù)據(jù)如圖.
(1)當加入
 
g鹽酸時,才開始產(chǎn)生CO2;圖中V=
 
mL.
(2)所加入鹽酸中HCl的質(zhì)量分數(shù)為多少?百分數(shù)精確到0.1%,質(zhì)量精確到0.01g)

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科目:初中化學 來源: 題型:

指出下列符號中數(shù)字“2”所表示的意義
Mg
-2
O
 
   Fe2+
 
  2H2O
 
、
 

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下列實驗方法或原理正確的是
 

A.利用木炭的可燃性將CuO冶煉為銅    B.用相互刻劃的方法比較不同金屬的硬度
C.用過濾法區(qū)別硬水和軟水           D.用
 
來去除冰箱中的異味.

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科目:初中化學 來源: 題型:

在20℃時,100g水溶解有21g硫酸銅,這種硫酸銅溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是21%.
 
.(判斷對錯)

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科目:初中化學 來源: 題型:

某同學在實驗室里,要用高錳酸鉀制取氧氣,選用了下列儀器.

(1)寫出儀器的名稱 ①
 
; ②
 
;③
 

(2)有如下操作步驟:
①將裝置固定在鐵架臺上  ②點燃酒精燈,給試管加熱  ③檢查裝置的氣密性  ④把高錳酸鉀裝入試管,并用帶導管的橡皮塞塞緊試管口  ⑤開始收集氧氣⑥熄滅酒精燈  ⑦安裝連接儀器  ⑧把導管移離水槽.
正確的操作順序是
 
(填序號),若最后兩步的順序掉轉(zhuǎn),會造成的后果可能是
 
.實驗完畢,發(fā)現(xiàn)水槽中的水變成紅色,原因是
 
.寫出該反應的文字表達式或化學反應式
 

(3)除了可以用排空氣法收集氧氣外還可以用
 
法收集氧氣,當觀察到
 
證明集滿氧氣.
(4)實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣,若選用C做發(fā)生裝置,你認為選用C的優(yōu)點是
 

(5)欲使用裝置E用排空氣法收集氧氣,則氣體應從
 
(填“a”或“b”)端通入;欲使用裝置E用排水法收集氧氣,先將瓶中裝滿水,再將氣體從
 
(填“a”或“b”)端通入.
(6)通過查閱資料得知:氨氣(NH3)是一種密度比空氣小且極易溶于水的氣體,其水溶液稱為氨水.用加熱氯化銨和氫氧化鈣的固體混合物來制取氨氣,他應選擇的發(fā)生裝置是
 
,收集裝置是
 
.(填字母編號)

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科目:初中化學 來源: 題型:

“還我們一片藍天”市政府為改善空氣質(zhì)量,向市民征集到下列措施中,你認為可行的是
 

A、使用天燃氣代替煤和石油          B、用農(nóng)家肥代替化肥
C、分類回收垃圾,并露天焚燒         D、
 

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科目:初中化學 來源: 題型:

清涼油在夏天經(jīng)常用來清涼散熱,其主要物質(zhì)無薄荷腦C10H20O 該物質(zhì)由
 
種元素組成,薄荷腦中碳、氫、氧原子的個數(shù)比為
 
;碳、氫、氧元素的質(zhì)量比為
 

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