某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組,以某工廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物“紅色鐵泥”為研究對象,探究紅色物質(zhì)的成分,請你參與他們的活動.[小組討論]同學(xué)們對“鐵泥”中所含紅色物質(zhì)作了如下猜想:甲同學(xué):紅色物質(zhì)是銅; 乙同學(xué):紅色物質(zhì)是氧化鐵;
丙同學(xué):紅色物質(zhì)是氫氧化鐵;丁同學(xué):紅色物質(zhì)是氧化鐵和氫氧化鐵
[資料在線]①該廠“紅色鐵泥”主要是生產(chǎn)過程中使用鐵觸媒(一種催化劑)后的廢棄物,
除紅色物質(zhì)外,還含有通常不與酸、堿、氧氣反應(yīng)及受熱不發(fā)生分解的物質(zhì);
②氫氧化鐵受熱時,會分解產(chǎn)生氧化鐵和水.
[實驗驗證]為驗證上述四位同學(xué)的猜想,小明、小紅兩位同學(xué)進(jìn)行了如下實驗:小明取一定量“紅色鐵泥”樣品,加入稀硫酸,觀察到有黃色溶液產(chǎn)生,于是得出“乙同學(xué)的猜想成立”的結(jié)論;
小紅同學(xué)按下列順序進(jìn)行實驗:先取適量已曬干的“紅色鐵泥”,稱量其質(zhì)量為m
1g;
再將“紅色鐵泥”置于坩堝中充分加熱并在干燥器中冷卻后,稱量其質(zhì)量為m
2g.
[問題討論]請回答下列問題:(1)其他同學(xué)一致認(rèn)為,小明同學(xué)得出的“乙同學(xué)的猜想成立”的結(jié)論不合理,理由是
;
(2)針對小紅同學(xué)的實驗操作及測定的兩個數(shù)據(jù),進(jìn)行分析:
①若甲同學(xué)的猜想成立,則實驗中反應(yīng)的化學(xué)方程式為
;
②若m
1=m
2,則
(填“甲”、“乙”或“丙”)同學(xué)的猜想成立;
[拓展應(yīng)用]
應(yīng)用之一:若“紅色鐵泥”中“紅色物質(zhì)是氫氧化鐵”,可應(yīng)用下列實驗方案回收“紅色鐵泥”
中的鐵元素制得“鐵紅”(化學(xué)式為Fe
2O
3,是紅色油漆的重要原料):
(1)上述過程中發(fā)生了三個反應(yīng),寫出其中的一個化學(xué)方程式:
;
(2)a、b是同一實驗操作,該操作需要的玻璃儀器有:燒杯、玻璃棒和
;
(3)若通過上述途徑獲得的“鐵紅”的純度(Fe
2O
3的質(zhì)量分?jǐn)?shù))不高,試分析可能的原因
(說出一點即可).
應(yīng)用之二:為了測定用以上方法制得的“鐵紅”的純度,同學(xué)們又進(jìn)行了下列實驗探究.請你參與過程分析與交流.
查閱資料:草酸(乙二酸H
2C
2O
4)在濃H
2SO
4存在下發(fā)生下列反應(yīng):
H
2C
2O
4CO↑+CO
2↑+H
2O
實驗準(zhǔn)備:按如圖安裝好實驗裝置:
實驗數(shù)據(jù):取10g“鐵紅”樣品進(jìn)行實驗,
所得實驗數(shù)據(jù)有右表所示甲、乙兩組:
甲組數(shù)據(jù) |
乙組數(shù)據(jù) |
玻璃管連同樣品的質(zhì)量 |
E裝置連同樣品的質(zhì)量 |
實驗前 |
實驗后 |
實驗前 |
實驗后 |
60g |
57.6g |
100g |
107g |
分析討論:
(1)同學(xué)們擬用純凈的CO還原“鐵紅”,所設(shè)計的實驗裝置中B、C盛放的試劑的作用
依次是
、
;
(2)從環(huán)保角度看,請你提出改進(jìn)該實驗裝置的建議
;
(3)從實驗安全和實驗操作程序看,首先要檢查裝置的氣密性,實驗開始先加熱
(填“A”或“D”)處,實驗結(jié)束時,應(yīng)
(填“先”或“后”)停止D處的加熱;
(4)同學(xué)們認(rèn)為,若用乙組數(shù)據(jù)進(jìn)行計算“鐵紅”的純度,則實驗測定結(jié)果卻偏大,分析造成偏大的原因可能是
;
(5)請依據(jù)甲組數(shù)據(jù),計算該“鐵紅”樣品的純度.(寫出計算的過程)