研究小組進行木炭還原氧化鐵的探究活動。將木炭、氧化鐵及試管充分烘干,并將木炭和氧化鐵混合均勻、研磨。取適量上述混合物于試管中,用圖1所示的裝置加熱(試管豎直向上,可使加熱時的熱量盡少散失)。

【提出問題】實驗結束后,試管中的剩余固體X含有哪些成分,質量分別是多少?
【查閱資料】
鐵的氧化物被還原時,是從高價鐵的氧化物逐級還原成低價鐵的氧化物,最后還原成金屬鐵。鐵的氧化物及其部分性質如下:Fe2O3為紅色固體;Fe3O4和FeO均為黑色固體。其中,Fe3O4具有很好的磁性,能被磁鐵吸引。三種氧化物均不溶于水,但能溶于稀鹽酸,分別發生如下反應:
Fe2O3+6HCl══2FeCl3+3H2O
Fe3O4+8HCl══2FeCl3+FeCl2+4H2O
FeO+2HCl══FeCl2+H2O
黃色的FeCl3溶液中滴入無色的KSCN溶液,溶液變為紅色,該實驗常用于檢驗FeCl3;FeCl3溶液遇單質鐵發生反應:2FeCl3+Fe=3FeCl2,溶液變為淺綠色。
【猜想】固體X可能含有:①Fe②FeO③Fe3O4④Fe2O3Fe2O3⑤C
【實施實驗】
目的:確定固體X的組成。
步驟 | 操作 | 主要現象 | 結論 |
I | 取部分冷卻后的固體X倒在濾紙上,用磁鐵充分吸引。 | 部分固體被吸引到磁鐵上 | 可能有Fe或Fe3O4 |
Ⅱ | 取濾紙上的剩余固體少量,放入圖2所示的試管a中,通入氧氣,用酒精燈加熱。 | 固體劇烈燃燒,b中溶液變渾濁 | 一定有C |
Ⅲ | 另取濾紙上的剩余固體少量,放入試管中,加入足量的稀鹽酸。 | 無明顯現象 | 一定沒有 FeO和Fe2O3 FeO和Fe2O3 |
IV | 取步驟I磁鐵上的固體少量,放入試管中,逐滴加入稀鹽酸。 | 產生 氣泡 氣泡 。 |
一定有Fe |
V | 在步驟IV所得溶液中逐滴加入。 | 溶液不變紅色 | 一定沒有Fe3O4 |
同學們討論發現,用上述實驗方法不能確定固體X中一定沒有Fe3O4,理由是
固體X中如果含有Fe3O4,步驟V中加鹽酸后,由于鐵與FeCl3反應生成FeCl2,遇KSCN溶液也不變血紅色
固體X中如果含有Fe3O4,步驟V中加鹽酸后,由于鐵與FeCl3反應生成FeCl2,遇KSCN溶液也不變血紅色
。為確定固體X中是否含Fe3O4并測定其中各成分的質量,同學們又進行了以下實驗:
步驟 | 操作 | 數據 |
I | 重新取部分冷卻至室溫的固體X,稱量其質量為m1. | m1=17.9g |
Ⅱ | 將稱量好的固體X全部放入圖3所示的錐形瓶中,稱量整套裝置及藥品的質量為m2;打開分液漏斗旋塞,放入足量稀鹽酸后關閉旋塞,待沒有氣泡產生并恢復至室溫,再次稱量整套裝置及藥品的質量為m3. | m2=317.9g m3=317.3.g |
Ⅲ | 將錐形瓶中剩余的固體過濾、洗滌并干燥,稱量其質量為m4. | m4=1.1g |
(1)為確定固體X中是否含Fe3O4,m1~m4中應該用到的數據有
m1、m2、m3和m4
m1、m2、m3和m4
。(2)固體X的成分及質量分別是
C是1.1g,Fe是16.8g
C是1.1g,Fe是16.8g
。【答案】Fe2O3;FeO和Fe2O3;氣泡;固體X中如果含有Fe3O4,步驟V中加鹽酸后,由于鐵與FeCl3反應生成FeCl2,遇KSCN溶液也不變血紅色;m1、m2、m3和m4;C是1.1g,Fe是16.8g
【解答】
【點評】
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發布:2024/5/27 14:0:0組卷:28引用:1難度:0.5
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