Question

14．要探究碳酸亞鐵和氧氣充分反應后的固體成分，請你參與華雪同學的探究：
【查閱資料】①碳酸亞鐵（FeCO₃）具有還原性，在空氣中灼燒生成的氧化物和CO₂氣體．
②FeO是一種黑色粉末，它不穩(wěn)定，在空氣中加熱，就迅速被氧化成四氧化三鐵，四氧化三鐵能與鹽酸反應生成氯化亞鐵、氯化鐵和水．
③FeCl₂能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl₃不能；FeCl₃溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，F(xiàn)eCl₂溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現(xiàn)紅色．
【猜想與假設】猜想1：固體成分是氧化鐵；
猜想2：固體成分是四氧化三鐵；
猜想3：固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵．
【活動與探究】連接儀器、裝好藥品如圖所示（加熱和固定裝置已省略），打開止水夾K，通入氧氣，加熱玻璃管X．當Y瓶中產生的沉淀不再增加時，停止加熱，繼續(xù)通入氧氣至玻璃管冷卻．
取玻璃管里的少量固體于試管中，滴加鹽酸，微熱，固體完全溶解．將所得溶液分成甲、乙兩份進行實驗．

實驗編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象
a	向甲溶液中滴加KSCN溶液	溶液變紅色
b	向乙溶液中滴加高錳酸鉀溶液	高錳酸鉀溶液的紫紅色不消失

【結論與反思】（1）由上述實驗現(xiàn)象可知，F(xiàn)eCO₃在氧氣中高溫灼燒得到的固體產物是氧化鐵，因此，猜想1（填“1”或“2”或“3”）是正確的．
（2）FeCO₃在氧氣中高溫灼燒的化學方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
（3）上述實驗a（填“a”或“b”）是多余的，因為無論是哪種猜想中的固體，溶于鹽酸后溶液中都存在Fe³⁺，加入KSCN溶液后都會變紅色，因此實驗a不能判斷固體的成分．
【總結與提升】（1）若實驗結束時觀察到Y瓶中仍然是澄清的，可能的原因是澄清石灰水的量不足，導致生成的碳酸鈣轉變成了可溶于水的碳酸氫鈣．碳酸氫鈣的化學式為Ca（HCO₃）₂．
（2）CO₂使澄清石灰水變渾濁的化學方程式為CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（3）華雪同學經過反思，覺得該實驗設計還存在問題，因為如果在實驗b中觀察到高錳酸鉀溶液褪色，就不能確定哪個猜想是正確的．所以華雪同學又對該實驗進行了定量探究：取11.6g純凈的碳酸亞鐵固體，在空氣中高溫灼燒至恒重，稱得固體質量凈減3.6g．通過計算即可確定：FeCO₃和氧氣充分反應后的固體成分是氧化鐵．

Answer 1

分析 【猜想與假設】由假設①②，也可能是兩者的混合物，進行分析解答．
【結論與反思】
（1）根據FeCl₂能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl₃不能；FeCl₃溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，F(xiàn)eCl₂溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現(xiàn)紅色，進行分析解答．
（2）FeCO₃在氧氣中高溫灼燒生成氧化鐵和二氧化碳氣體，寫出反應的化學方程式即可．
（3）根據新信息：FeCl₂和氯化鐵的檢驗方法，進行分析解答．
【總結與提升】（1）碳酸氫鈣中鈣元素顯+2價，碳酸氫根顯-1價，寫出其化學式即可．
（2）CO₂使澄清石灰水變渾濁，是因為與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，寫出反應的化學方程式即可．
（3）根據FeCl₂能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl₃不能，進行分析解答．

解答 解：【猜想與假設】由假設①②，也可能是兩者的混合物，則猜想3是固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵．
【結論與反思】
（1）由FeCl₃溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，F(xiàn)eCl₂溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現(xiàn)紅色，則向甲溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，說明溶液中含有FeCl₃．
FeCl₂能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl₃不能，向乙溶液中滴加高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液的紫紅色不消失，說明溶液中不含F(xiàn)eCl₂．
氯化鐵是氧化鐵與稀鹽酸反應生成的，故FeCO₃在氧氣中高溫灼燒得到的固體產物是氧化鐵．因此，猜想1是正確的．
（2）FeCO₃在氧氣中高溫灼燒生成氧化鐵和二氧化碳氣體，反應的化學方程式為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
（3）上述實驗中a是多余的，無論是哪種猜想中的固體，溶于鹽酸后溶液中都存在Fe³⁺，加入KSCN溶液后都會變紅色，因此實驗a不能判斷固體的成分．
【總結與提升】（1）碳酸氫鈣中鈣元素顯+2價，碳酸氫根顯-1價，其化學式為：Ca（HCO₃）₂．
（2）CO₂使澄清石灰水變渾濁，是因為與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，反應的化學方程式為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（3）FeCl₂能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl₃不能，如果在實驗b中觀察到高錳酸鉀溶液褪色，說明含有氯化亞鐵溶液，不能確定是否含有氯化鐵，就不能確定哪個猜想是正確的．
華雪同學又對該實驗進行了定量探究：取11.6g純凈的碳酸亞鐵固體，在空氣中高溫灼燒至恒重，稱得固體質量凈減3.6g．
假設生成的固體為氧化鐵，設固體質量凈減質量為x
4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂ 固體減少質量
464                        320                  464-320=144
11.6g                                                    x
$\frac{464}{144}=\frac{11.6g}{x}$           x=3.6g
假設成立，F(xiàn)eCO₃和氧氣充分反應后的固體成分是氧化鐵．            
故答案為：【猜想與假設】固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵；
【結論與反思】（1）氧化鐵；1；
（2）4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
（3）a；無論是哪種猜想中的固體，溶于鹽酸后溶液中都存在Fe³⁺，加入KSCN溶液后都會變紅色，因此實驗a不能判斷固體的成分．
【總結與提升】（1）Ca（HCO₃）₂；（2）CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；（3）高錳酸鉀溶液褪色；氧化鐵．

點評 本題有一定難度，理解氯化鐵與氯化亞鐵溶液的檢驗方法，熟練掌握二氧化碳的化學性質、化學方程式的書寫方法、化學方程式的有關計算等等是正確解答本題的關鍵．