Question

周三的化學(xué)興趣活動(dòng)中，小吳同學(xué)拿出一包干燥的紅色粉末，同學(xué)們對(duì)其組成進(jìn)行探究．根據(jù)該紅色粉末的來源，老師判斷其可能由Cu、Fe₂O₃兩種固體中的一種或兩種組成．
I．定性探究：
【提出問題】該紅色粉末是由哪些物質(zhì)組成的？
【猜    想】紅色粉末可能是：①Cu       ②Fe₂O₃    ③

Cu和Fe₂O₃

【查閱資料】Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）小玲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

①

一定不成立，其中一定發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O

．
（2）小偉向小玲得到的有色溶液中插入一根潔凈的鐵絲，反應(yīng)充分后，觀察到

鐵絲表面有一層紅色物質(zhì)析出

現(xiàn)象，得出猜想③成立．
Ⅱ．定量探究：
【提出問題】該紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少呢？
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】小晨稱取該紅色粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按如圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．開始時(shí)緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過一段時(shí)間后再加熱至高溫使其充分反應(yīng)．待反應(yīng)完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應(yīng)前后稱量相關(guān)物質(zhì)的總質(zhì)量（裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計(jì)），其數(shù)據(jù)如下表：

	反應(yīng)前	反應(yīng)后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為48.3g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為47.1g
Ⅱ 組	洗氣瓶和瓶中所盛物質(zhì)的總質(zhì)量為258.6g	洗氣瓶和瓶中所盛物質(zhì)的總質(zhì)量為261.9g

【交流討論】
（1）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂

．
（2）根據(jù)上述表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算：紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

80%

．
（3）從環(huán)保角度看上述裝置有嚴(yán)重不足之處．你認(rèn)為應(yīng)該如何改進(jìn)？

在B導(dǎo)管口處放一盞燃著的酒精燈

．
Ⅲ．拓展延伸
【提出問題】實(shí)驗(yàn)后B裝置洗氣瓶?jī)?nèi)溶液中的溶質(zhì)是什么呢？
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】小華同學(xué)取該洗氣瓶?jī)?nèi)溶液50克，逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量為107.8克．通過計(jì)算回答：
（1）生成二氧化碳

2.2

克．
（2）從洗氣瓶?jī)?nèi)取出的50克溶液中碳酸鈉的質(zhì)量是多少？（請(qǐng)寫出計(jì)算過程）
（3）Ⅱ中定量實(shí)驗(yàn)結(jié)束后洗氣瓶?jī)?nèi)溶液中的溶質(zhì)是

NaCl

．

Answer 1

分析：【猜想】根據(jù)紅色固體是一種或兩種組成猜想；
（1）根據(jù)銅不與鹽酸反應(yīng)及氧化鐵與鹽酸反應(yīng)得有色溶液分析
（2）根據(jù)信息銅能與氯化鐵反應(yīng)生成氯化銅，鐵與氯化銅反應(yīng)生成銅分析
【交流討論】
（1）根據(jù)書寫化學(xué)方程式的原則書寫方程式
（2）根據(jù)元素質(zhì)量守恒及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式分析
（3）根據(jù)一氧化碳的毒性分析
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律計(jì)算二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)化學(xué)方程式中二氧化碳的質(zhì)量求出碳酸鈉的質(zhì)量．

解答：解：【猜想】根據(jù)該紅色粉末的來源，老師判斷其可能由Cu、Fe₂O₃兩種固體中的一種或兩種組成，因此猜想 ③為 Cu和Fe₂O₃
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）因?yàn)殂~與稀鹽酸不反應(yīng)，因此取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，充分振蕩后固體全部溶解，得有色溶液，說明猜想 ①一定不成立，一定含有氧化鐵，一定發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，可能含有銅
（2）小偉向小玲得到的有色溶液中插入一根潔凈的鐵絲，若猜想③成立．銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化銅，鐵與氯化銅反應(yīng)生成紅色的銅，因此可觀察到 鐵絲表面有一層紅色物質(zhì)析出
【交流討論】
（1）A裝置中一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂．
（2）玻璃管中反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化量就是氧化鐵中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)上述表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知氧元素質(zhì)量為48.3g-47.1g=1.2g，則氧化鐵的質(zhì)量為

1.2g×160

48

=4g，則氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

4g

5g

×100%=80%．
（3）一氧化碳有毒，排放到空氣中會(huì)污染空氣，因此應(yīng)在B導(dǎo)管口處放一盞燃著的酒精燈將一氧化碳通過燃燒轉(zhuǎn)化為二氧化碳除去．
Ⅲ．拓展延伸
解：（1）生成二氧化碳的質(zhì)量為50g+60g-107.8g=2.2g
（2）設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                       44
x                         2.2g

106

x

=

44

2.2g

x=5.3g
（3）鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉，因此定量實(shí)驗(yàn)結(jié)束后洗氣瓶?jī)?nèi)溶液中的溶質(zhì)是NaCl
故答案為：
【猜想】③Cu和Fe₂O₃
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）①Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
（2）鐵絲表面有一層紅色物質(zhì)析出
【交流討論】
（1）3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂．
（2）80%．
（3）在B導(dǎo)管口處放一盞燃著的酒精燈
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）2.2g（2）5.3g（3）NaCl

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了金屬的化學(xué)性質(zhì)以及根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，綜合性較強(qiáng)