Question

某化學小組同學用一氧化碳還原氧化鐵后的剩余固體做探究實驗，過程如下：
（提出問題）該固體的成分是什么？
（查閱資料）①鐵和硫酸鐵反應的化學方程式是：Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄
②Fe₂（SO₄）₃溶液為黃色，FeSO₄溶液為淺綠色．
（作出猜想）該固體中含有鐵粉和氧化鐵
同學們猜想該固體含有氧化鐵的依據是________．
（設計實驗）

	實驗操作	實驗現象	結論及相關化學方程式
驗證猜想	實驗①取2g樣品，放入玻璃管中，如圖連接儀器，進行實驗． 實驗完畢，再稱固體質量	現象一：____________ ． 現象二： 反應后固體質量為1.88g，澄清石灰水增重0.3g
	實驗②另取2g樣品放入試管中，加入少量稀硫酸．	現象一：____________ ； 現象二： 生成淺綠色溶液．
	綜合分析實驗①、②現象，得出結論：猜想正確

（同學們想計算）2g樣品中氧化鐵的質量分數，請你幫助他們想一想用“固體減重”還是用“石灰水增重”計算更為準確？________．理由是________．

Answer 1

一氧化碳沒有把氧化鐵完全還原    固體減重    澄清石灰水濃度小，且試管中溶液質量小，對二氧化碳的吸收不充分
分析：（作出猜想）一氧化碳還原氧化鐵的產物為鐵，但從反應裝置考慮，氧化鐵很難被完全還原，所以最后玻璃管中物質除了鐵，應該還含有少量氧化鐵．
（設計實驗）將反應后固體繼續通過一氧化碳氣流，若所得氣體能使澄清石灰水變渾濁，則說明原固體中確實含有氧化鐵．將鐵和氧化鐵的混合物通入稀硫酸中會發生如下反應：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑、Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄，由題中所給資料：Fe₂（SO₄）₃溶液為黃色，FeSO₄溶液為淺綠色，可知道實驗二試管中的現象．
（同學們想計算）從理論上分析，固體減少的重量即為氧化鐵中氧元素的質量，石灰水增重的質量為反應產生二氧化碳的質量，利用這兩個數據都可以計算出樣品中氧化鐵的質量分數，但是氫氧化鈣為微容物，澄清石灰水濃度很小，很難將二氧化碳全部吸收，所以若用石灰水增重計算，結果可能會不準確．
解答：同學們猜想該固體含有氧化鐵的依據是：一氧化碳沒有把氧化鐵完全還原
實驗一即重新進行一氧化碳還原氧化鐵實驗，由于固體物質質量減少，石灰水變渾濁，證明原樣品中確實含有氧化鐵；實驗二中，樣品中含有鐵，鐵與硫酸反應有氣體放出，產物為硫酸亞鐵．
用“固體減重”計算更為準確，因為澄清石灰水濃度很小，很難將二氧化碳全部吸收，所以若用石灰水增重計算，結果可能會不準確．
故答案為：一氧化碳沒有把氧化鐵完全還原
粉末中的紅色物質變為黑色，澄清石灰水變渾濁3CO+Fe₂O₃═2Fe+3CO₂
CO₂+Ca（OH）₂CaCO₃↓+H₂O
剩余固體中有氧化鐵 固體樣品全部溶解，有氣泡生成Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄
剩余固體中有鐵粉 固體減重；
澄清石灰水濃度小，且試管中溶液質量小，對二氧化碳的吸收不充分
點評：本題是一氧化碳還原氧化鐵產物的實驗探究，較難．分析實驗二時要結合題給信息①鐵和硫酸鐵反應的化學方程式是：Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄，②Fe₂（SO₄）₃溶液為黃色，FeSO₄溶液為淺綠色．最后的計算時學生容易出錯，容易忽略氫氧化鈣微容這個隱含條件．一般檢驗二氧化碳選用澄清石灰水，而吸收二氧化碳則選用氫氧化鈉溶液，若本題將澄清石灰水換做氫氧化鈉，則也可以根據溶液增重計算樣品中氧化鐵的質量分數．