Question

某活動(dòng)小組根據(jù)下圖所示進(jìn)行模擬煉鐵的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究．

提出問(wèn)題：黑色粉末A可能是什么呢？
查閱資料：小華查閱資料，得到關(guān)于鐵的氧化物如下信息：

鐵的氧化物	Fe2O3	Fe3O4	FeO
顏色	紅	黑	黑
物理性質(zhì)	不能被磁鐵吸引	能被磁鐵吸引	不能被磁鐵吸引
化性質(zhì)	可溶于酸	常溫下不溶于稀酸	可溶于酸，但不生成氣體

提出猜想：（1）小明認(rèn)為黑色粉末A全部是鐵粉．為了證明自己的猜想小明設(shè)計(jì)了如圖的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)中，小明加入的溶液是

硫酸銅溶液

；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作Ⅰ是

過(guò)濾

這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本操作．
小華根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)認(rèn)定小明的猜想是錯(cuò)誤的，理由是

加入足量硫酸銅溶液反應(yīng)后過(guò)濾，還有黑色粉末存在

．
（2）小華根據(jù)資料提出了自己的兩個(gè)猜想，請(qǐng)結(jié)合所知識(shí)補(bǔ)充余下的一個(gè)猜想．
猜想①：黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成
猜想②：黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成
猜想③：

黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成

實(shí)驗(yàn)探究

方案	實(shí)驗(yàn)操作	可能的現(xiàn)象	結(jié)論
①	取適量黑色粉末A 用磁鐵吸引	黑色粉末A全部被吸引	猜想①正確
②	適量黑色粉末A 用磁鐵吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正確
③	取適量黑色粉末B，加入足量稀鹽酸	黑色粉末B部分溶解	猜想③正確

反思評(píng)價(jià)：小娟認(rèn)為方案②中得出的結(jié)論不正確，其理由是

含有四氧化三鐵時(shí)，也發(fā)生同樣的現(xiàn)象

．
得出結(jié)論：黑色粉末A是鐵和氧化亞鐵的混合物．
小華想測(cè)定黑色粉末A中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
取8g黑色粉末A加入50g足量的稀硫酸，充分反應(yīng)后稱量，剩余物質(zhì)的質(zhì)量為57.8g，則該黑色粉末A中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（寫出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)有顏色的離子有：銅離子、亞鐵離子、鐵離子，最后得到的固體中有紅色固體（可認(rèn)為是銅）來(lái)進(jìn)行推測(cè)，根據(jù)固體與液體分離的方法考慮；根據(jù)鐵與硫酸銅反應(yīng)后的產(chǎn)物考慮組成；（2）根據(jù)黑色物質(zhì)的組成可能的情況進(jìn)行猜測(cè)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論和操作再結(jié)合查閱資料中的內(nèi)容反推出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；根據(jù)質(zhì)量的減少量是生成氫氣的質(zhì)量，根據(jù)氫氣的質(zhì)量算出鐵的質(zhì)量，再用鐵的質(zhì)量除以鐵樣品的質(zhì)量．

解答：解：（1）由黑色粉末A加入足量X溶液得到有色溶液和黑色固體、紅色固體，常見的紅色固體是銅，根據(jù)置換反應(yīng)可知鐵把銅置換出來(lái)了，所以加入的溶液是銅的鹽溶液，可認(rèn)為是硫酸銅溶液，硫酸銅與鐵反應(yīng)能生成銅和硫酸亞鐵，硫酸亞鐵是淺綠色的；把不溶于液體的固體與液體分離的方法是過(guò)濾；由于加入的硫酸銅是足量的，所以固體中的鐵都能被反應(yīng)掉，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)加入硫酸銅后，還有黑色固體不溶物，說(shuō)明不可能全部為鐵，小明認(rèn)為黑色粉末A全部是鐵粉，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤；
（2）黑色粉末有：鐵粉、四氧化三鐵（Fe₃O₄）、氧化亞鐵，所以這三種相互組合情況有：黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成、黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成、黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成；因?yàn)殍F粉能被磁鐵吸引，四氧化三鐵也能被磁鐵吸引，所以如果是這兩種物質(zhì)組成，現(xiàn)象為：黑色粉末A全部被吸引；由于氧化亞鐵溶于酸，四氧化三鐵不溶于酸，所以加入酸，看黑色固體是否被溶解，如果部分溶解，說(shuō)明含有四氧化三鐵；小娟認(rèn)為方案②中得出的結(jié)論不正確她認(rèn)為含有四氧化三鐵時(shí)，也發(fā)生同樣的現(xiàn)象；
 根據(jù)質(zhì)量的減少量是生成氫氣的質(zhì)量，所以生成氫氣的質(zhì)量為：8g+50g-57.8g=0.2g，設(shè)要生成0.2g氫氣，需要鐵質(zhì)量為X則：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
         56             2
        X             0.2g
根據(jù)：

56

2

=

X

0.2g

解得X=5.6g，則該黑色粉末A中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

5.6g

8g

×100%=70%．
故答案為：（1）硫酸銅溶液、過(guò)濾；加入足量硫酸銅溶液反應(yīng)后過(guò)濾，還有黑色粉末存在
（2）猜想3：黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成

方案	實(shí)驗(yàn)操作	可能的現(xiàn)象	結(jié)論
①		黑色粉末A全部被吸引
②
③	取適量黑色粉末B，加入足量稀鹽酸 （或者取適量黑色粉末B用磁鐵吸引；黑色粉末部分被吸引）	黑色粉末B部分溶解 （黑色粉末B部分被吸引）

反思評(píng)價(jià)：含有四氧化三鐵時(shí)，也發(fā)生同樣的現(xiàn)象
計(jì)算：70%

點(diǎn)評(píng)：要學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論和實(shí)驗(yàn)步驟反推實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法，知道常見的黑色固體，并熟記它們的性質(zhì)，學(xué)會(huì)根據(jù)查閱資料的信息做題的方法．