Question

6．某活動小組根據(jù)如圖所示進行模擬煉鐵的實驗，并對產(chǎn)物的成分進行探究．

【提出問題】黑色粉末A可能是什么呢？
【進行猜想】
（1）小明認為黑色粉末A全部是鐵粉．請寫出鐵粉與CuSO₄溶液反應的化學方程式Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．實驗過程中采取了過濾，該操作中玻璃棒的作用是引流．
（2）小華認為小明的猜想是錯誤的，理由是加入足量硫酸銅溶液反應后過濾，還有黑色粉末存在．
（3）小華提出了猜想Ⅰ和猜想Ⅱ，請結合所學知識補充余下的一個猜想．
查閱資料】鐵的氧化物都能與稀鹽酸，稀硫酸反應，其中氧化鐵為紅棕色，其余都為黑色，并且只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引．
猜想Ⅰ；黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成；
猜想Ⅱ；黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成；
猜想Ⅲ；黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成．
方案實驗操作可能的現(xiàn)象結論1取適量黑色粉末A 用磁鐵吸引黑色粉末全部被吸引猜想 I正確2取適量黑色粉末A用磁鐵吸引黑色粉末部分被吸引猜想 II正確3取適量黑色粉末B加入足量稀鹽酸黑色粉末全部溶解猜想 II正確4    ⑤⑥猜想Ⅲ正確
【實驗探究】
【反思評價】小娟認為方案2和方案3中得出的結論都不正確，其理由是取適量黑色粉末B用磁鐵吸引；黑色粉末部分被吸引；含有四氧化三鐵時，也發(fā)生同樣的現(xiàn)象．
【得出結論】在高溫下，一氧化碳和氧化鐵可生成鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵．請寫出只生成氧化亞鐵的方程式CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂．
【成分測定】經(jīng)試驗測定黑色粉末A是鐵和氧化亞鐵的混合物，小紅稱取了10g該黑色粉末，通入足量的灼熱的CO氣體反應，完全反應后冷卻，稱得剩余固體質量9.2g，求該粉末中氧化亞鐵的質量分數(shù)．

Answer 1

分析 【進行猜想】
（1）運用鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅、過濾的基本操作來解答；
（2）運用題中信息加入足量硫酸銅溶液后還有黑色粉末解答；
【查閱資料】結合猜想①②解答；
【實驗探究】運用題中信息鐵的氧化物中氧化鐵為紅棕色，其余都為黑色，并且只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引解答；
【反思評價】運用四氧化三鐵能被磁鐵吸引解答；
【得出結論】根據(jù)題中信息結合化學方程式的書寫方法解答；
【成分測定】根據(jù)題意“向10g鐵和氧化鐵的混合物中通入CO，加熱至反應完全，繼續(xù)通CO直至冷卻，稱量固體質量為9.2g”和一氧化碳還原氧化鐵的化學方程式，可計算氧化鐵的質量．

解答 解：
【進行猜想】（1）鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，反應的化學方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，過濾時需用到燒杯、漏斗、玻璃棒，該操作中玻璃棒的作用是引流；
（2）加入足量硫酸銅溶液反應后過濾，還有黑色粉末存在，可確定黑色粉末A中不僅僅含有鐵還含有其他黑色固體，故答案：加入足量硫酸銅溶液反應后過濾，還有黑色粉末存在；
【查閱資料】根據(jù)猜想①和猜想②，即黑色粉末A由鐵粉和四氧化三鐵（Fe₃O₄）組成和黑色粉末A由鐵粉和氧化亞鐵（FeO）組成可確定猜想③，故答案：鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵；
【實驗探究】四氧化三鐵能被磁鐵吸引，故答案：用磁鐵吸引；黑色粉末部分被吸引．
【反思評價】如果猜想③正確，方案②和方案③中的實驗現(xiàn)象都一定會出現(xiàn)，故答案為：一定．
【得出結論】一氧化碳能奪取金屬氧化物中的氧元素，生成二氧化碳；生成氧化亞鐵的反應方程式為CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂；
【成分測定】（2）設混合物中FeO的質量為y．
FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂     固體質量差
72         56             16
y                         10g-0.2g=0.8g
$\frac{72}{y}=\frac{16}{0.8g}$
x=3.6g
該粉末中氧化亞鐵的質量分數(shù)=$\frac{3.6g}{10g}×$100%=36%
答案：
【進行猜想】
（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；引流；
（2）加入足量硫酸銅溶液反應后過濾，還有黑色粉末存在；
【查閱資料】黑色粉末A由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成；
【反思評價】取適量黑色粉末B用磁鐵吸引；黑色粉末部分被吸引；含有四氧化三鐵時，也發(fā)生同樣的現(xiàn)象；
【得出結論】CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+CO₂；
【成分測定】該粉末中氧化亞鐵的質量分數(shù)是36%．

點評 此題是對學生實驗結論和實驗步驟反推實驗現(xiàn)象的方法的考查，知道常見的黑色固體，并熟記它們的性質，以及學會根據(jù)查閱資料的信息做題的方法，是解題的關鍵所在．