Question

某研究性學(xué)習(xí)小組在CO還原Fe₂O₃的實驗中，用磁鐵吸出生成的黑色粉末X．有人認(rèn)為X不一定只是Fe，因為溫度不同、受熱不均時會生成Fe₃O₄，F(xiàn)e₃O₄也能被磁鐵吸引．，為探究X的組成，進(jìn)行如下實驗．
（一）提出假設(shè)①X的成分為Fe
②X的成分為Fe₃O₄
③X的成分為Fe與Fe₃O₄的混合物
（二）設(shè)計方案
I-定性探究
（1）將適量固體X加入鹽酸中，充分反應(yīng)后，加入適量的KSCN溶液，若溶液未變紅色，

 

 （填“能”或“不能”）表明固體X中不含F(xiàn)e₃0₄．簡述理由

 

（2）某同學(xué)采用還原法檢驗X中是否含有Fe₃0₄．

①按如圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性．
②打開止水夾，通入純凈的H₂．在點燃A處的酒精燈之前，需排盡裝置內(nèi)的空氣，原因是

 

．
③若加熱一段時間后，裝置B中的白色固體部分變?yōu)樗{(lán)色，可得出的結(jié)論是

 

（3）若要進(jìn)一步證明X的組成，還得進(jìn)行的實驗是（簡述實驗操作、現(xiàn)象）

 

結(jié)論：

 

．
II．定量探究
某同學(xué)利用（2）裝置，通過定量實驗也可探究X的組成．
①己知a管質(zhì)量為122.0g，取18.0g干燥X粉末加入a中．
②按（2）進(jìn)行實驗至B中無水硫酸銅顏色不再變化，停止加熱，繼續(xù)通H₂至a管恢復(fù)室溫
③相同條併嚇稱量，a管質(zhì)量（含粉末）為138.4g．試通過計算分析X的組成．（要求寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)鐵能夠與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子分析；
（2）②根據(jù)氫氣與空氣中氧氣混合會發(fā)生爆炸及氫氣與氧氣反應(yīng)生成水干擾實驗結(jié)果解答；
③根據(jù)無水硫酸銅變藍(lán)證明有水生成分析；
（3）利用鐵與酸反應(yīng)時生成氫氣檢驗混合物中是否含有鐵；
II．先假設(shè)X根據(jù)a管中加熱前與加熱之后的質(zhì)量差計算出Fe₃O₄的質(zhì)量，再根據(jù)計算出的質(zhì)量與18.0g的大小關(guān)系判斷X的組成．

解答：解：（1）由于混合物中可能為Fe和Fe₃O₄的混合物，鐵能夠與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，所以將適量固體X加入鹽酸中，充分反應(yīng)后，加入適量的KSCN溶液，若溶液未變紅色，不能判斷固體X中不含F(xiàn)e₃0₄，
故答案為：不能；在有鐵存在下，可使鐵離子還原成亞鐵離子；
（2）②打開止水夾，通入純凈的H₂，在點燃A處的酒精燈之前，防止空氣與空氣混合加熱時發(fā)生爆炸，同時也避免氫氣與氧氣反應(yīng)生成水而干擾實驗，所以需排盡裝置內(nèi)的空氣，
故答案為：防止空氣與空氣混合加熱時發(fā)生爆炸，同時也避免氫氣與氧氣反應(yīng)生成水而干擾實驗；
③若加熱一段時間后，裝置B中的白色固體無水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色，證明有水生成，所以混合物中含有氧元素，證明固體X中含有Fe₃O₄，
故答案為：固體X中含有Fe₃O₄；
（3）若要進(jìn)一步證明X的組成，還得進(jìn)行的實驗為：取少量X粉末與試管中，滴加稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡（或一直不產(chǎn)生氣泡），X為Fe與Fe₃O₄的混合物（或為Fe₃O₄），
故答案為：取少量X粉末與試管中，滴加稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡（或一直不產(chǎn)生氣泡）；X為Fe與Fe₃O₄的混合物（或為Fe₃O₄）；
II．Fe₃O₄被含有生成了鐵，混合物質(zhì)量減少，減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，所以根據(jù)試管加熱前后質(zhì)量差計算出Fe₃O₄的質(zhì)量，
        Fe₃O₄ ～4 O
         232       64
    m（Fe₃O₄）（122.0+18.0-138.4）g=5.8g
得m（Fe₃O₄）=

232×1.6g

64

=5.8g，
由于 m（Fe₃O₄）＜18.0g，所以X為Fe和Fe₃O₄的混合物，
答：X為Fe和Fe₃O₄的混合物．

點評：本題探究物質(zhì)的組成、測量物質(zhì)的含量，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計、操作能力．