Question

6．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．則猜想猜想①一定不成立一定不成立，其中一定發(fā)生反應的化學方程式為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
（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物質生成
現(xiàn)象，得出猜想③成立．
[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，按如圖進行實驗．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(jù)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261.91g

【交流討論】
（1）在裝置A中先通CO氣體的目的是排盡玻璃管內的空氣．A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）根據(jù)上述表格中的實驗數(shù)據(jù)計算：紅色粉末中氧化鐵的質量分數(shù)為80%．
（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？缺少尾氣處理裝置；可以在導管口放點燃酒精燈，將一氧化碳燒掉．
【拓展延伸】對實驗后B裝置洗氣瓶內溶液中是否有NaOH 剩余做進一步探究
實驗步驟：小淵同學取該洗氣瓶內溶液50克，逐滴加入質量分數(shù)為7.3%的稀鹽酸至無氣泡冒出為止，共用去稀鹽酸60克，所得溶液質量為107.8克．試通過計算說明實驗后B裝置洗氣瓶內溶液中是否有NaOH？（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 [實驗探究]
[甲組同學]：（1）根據(jù)銅和稀鹽酸不反應，氧化鐵和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水且氯化鐵的溶液呈黃色分析．
（2）根據(jù)鐵和氯化銅反應生成銅和氯化亞鐵分析．
[乙組同學]：（1）根據(jù)一氧化碳不純遇火會發(fā)生爆炸、一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳分析．
（2）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水所以洗氣瓶增重的質量就是A中得到的二氧化碳的質量分析計算．
（3）根據(jù)一氧化碳有毒不能直接排放分析．
[拓展延伸]（1）根據(jù)反應前后物質減輕的質量即為碳酸鈉和稀鹽酸反應生成二氧化碳的質量，然后根據(jù)碳酸鈉和稀鹽酸反應的化學方程式計算．
（2）根據(jù)碳酸鈉和稀鹽酸反應生成二氧化碳的質量求出和碳酸鈉反應的鹽酸的質量，剩下的就是和氫氧化鈉反應的稀鹽酸，然后根據(jù)氫氧化鈉和稀鹽酸反應的化學方程式計算即可．

解答 解：[實驗探究]
[甲組同學]：（1）銅和稀鹽酸不反應，氧化鐵和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水且氯化鐵的溶液呈黃色，故答案：猜想①一定不成立；    Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O
（2）Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，又Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，所以鐵和氯化銅反應生成銅和氯化亞鐵，鐵絲表面附著一層紅色的銅，故答案：鐵絲表面有紅色物質生成
[乙組同學]：
[交流討論]
（1）一氧化碳不純遇火會發(fā)生爆炸，一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳．故答案：排盡玻璃管內的空氣；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（2）洗氣瓶增重的質量即A中反應生成的二氧化碳的質量為261.9g-258.6g=3.3g
設5g固體中氧化鐵的質量為x
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
     160          44×3
      x           3.3g
$\frac{160}{x}=\frac{44×3}{3.3g}$ 
x=4g
固體中氧化鐵的質量分數(shù)為$\frac{4g}{5g}$×100%=80%
故答案：80%
（3）一氧化碳有毒不能直接排放，故答案：缺少尾氣處理裝置；可以在導管口放點燃酒精燈，將一氧化碳燒掉；
[拓展延伸]生成二氧化碳的質量為50g+60g-107.8g=2.2g
設：50克溶液中碳酸鈉的質量為y，和碳酸鈉反應的氯化氫的質量為z
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73             44
 y     z              2.2g
$\frac{106}{y}=\frac{73}{z}=\frac{44}{2.2g}$
y=5.3g，z=3.65g
（1）溶液中碳酸鈉的質量分數(shù)為$\frac{5.3g}{50g}$×100%=10.6%    
答：洗氣瓶內溶液中碳酸鈉的溶質質量分數(shù)為10.6%
（2）所用鹽酸中氯化氫的質量為：60g×7.3%=4.38g
和氫氧化鈉反應的氯化氫的質量為4.38g-3.65g=0.73g
設所取溶液中氫氧化鈉的質量為a
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40   36.5
a    0.73g
$\frac{40}{a}=\frac{36.5}{0.73g}$
a=0.8g
故答案：0.8g

點評 本題考查了煉鐵的原理和根據(jù)化學方程式的計算，關鍵是分析清楚裝置的反應和反應前后質量變化的原因．