Question

某化學(xué)興趣小組對一包干燥的紅色粉末組成進(jìn)行探究，該紅色粉末可能由Cu、Fe₂O₃兩種固體中的一種或兩種組成．
[提出猜想]紅色粉末可能是：①Cu　　　 ②Fe₂O₃　�、跜u和Fe₂O₃
[查閱資料]（1）白色無水CuSO₄遇水變藍(lán)
（2）Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂
[實驗探究]
[甲組同學(xué)]：定性檢測該紅色粉末的物質(zhì)組成
（1）小云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________一定不成立，其中一定發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________．
（2）小偉向小云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________現(xiàn)象，得出猜想③成立．
[乙組同學(xué)]：定量測定該紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
實驗步驟：小晨稱取該紅色粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按下圖進(jìn)行實驗．開始時緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過一段時間后再高溫加熱使其充分反應(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），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）在裝置A中先通CO氣體的目的是________．A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________．
（2）根據(jù)上述表格中的實驗數(shù)據(jù)計算：紅色粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________．
（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)？________．
[拓展延伸]對實驗后B裝置洗氣瓶內(nèi)溶液中是否有NaOH 剩余做進(jìn)一步探究
實驗步驟：小淵同學(xué)取該洗氣瓶內(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．試計算：
（1）該洗氣瓶內(nèi)溶液中碳酸鈉的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）50克該洗氣瓶內(nèi)溶液中剩余的氫氧化鈉質(zhì)量為________克．

Answer 1

解：[實驗探究]
[甲組同學(xué)]：（1）銅和稀鹽酸不反應(yīng)，氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水且氯化鐵的溶液呈黃色，故答案：猜想①一定不成立； Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O
（2）Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，又Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，所以鐵和氯化銅反應(yīng)生成銅和氯化亞鐵，鐵絲表面附著一層紅色的銅，故答案：鐵絲表面有紅色物質(zhì)生成
[乙組同學(xué)]：
[交流討論]
（1）一氧化碳不純遇火會發(fā)生爆炸，一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳．故答案：排盡玻璃管內(nèi)的空氣 3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂
（2）洗氣瓶增重的質(zhì)量即A中反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量為261.9g-258.6g=3.3g
設(shè)5g固體中氧化鐵的質(zhì)量為x
3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂
160 44×3
x 3.3g
=
x=4g
固體中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=80%
故答案：80%
（3）一氧化碳有毒不能直接排放，故答案：缺少尾氣處理裝置；可以在導(dǎo)管口放點燃酒精燈，將一氧化碳燒掉；
[拓展延伸]生成二氧化碳的質(zhì)量為50g+60g-107.8g=2.2g
設(shè)：50克溶液中碳酸鈉的質(zhì)量為y，和碳酸鈉反應(yīng)的氯化氫的質(zhì)量為z
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 73 44
y z 2.2g
=
y=5.3g
=
z=3.65g
（1）溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=10.6%
答：洗氣瓶內(nèi)溶液中碳酸鈉的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.6%
（2）所用鹽酸中氯化氫的質(zhì)量為：60g×7.3%=4.38g
和氫氧化鈉反應(yīng)的氯化氫的質(zhì)量為4.38g-3.65g=0.73g
設(shè)所取溶液中氫氧化鈉的質(zhì)量為a
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40 36.5
a 0.73g
=
a=0.8g
故答案：0.8g
分析：[實驗探究]
[甲組同學(xué)]：（1）根據(jù)銅和稀鹽酸不反應(yīng)，氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水且氯化鐵的溶液呈黃色分析．
（2）根據(jù)鐵和氯化銅反應(yīng)生成銅和氯化亞鐵分析．
[乙組同學(xué)]：（1）根據(jù)一氧化碳不純遇火會發(fā)生爆炸、一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳分析．
（2）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水所以洗氣瓶增重的質(zhì)量就是A中得到的二氧化碳的質(zhì)量分析計算．
（3）根據(jù)一氧化碳有毒不能直接排放分析．
[拓展延伸]（1）根據(jù)反應(yīng)前后物質(zhì)減輕的質(zhì)量即為碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，然后根據(jù)碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式計算．
（2）根據(jù)碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量求出和碳酸鈉反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量，剩下的就是和氫氧化鈉反應(yīng)的稀鹽酸，然后根據(jù)氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式計算即可．
點評：本題考查了煉鐵的原理和根據(jù)化學(xué)方程式的計算，關(guān)鍵是分析清楚裝置的反應(yīng)和反應(yīng)前后質(zhì)量變化的原因．