Question

【題目】Fe3O4是一種黑色粉末，又稱磁性氧化鐵，它的組成可寫(xiě)成FeO·Fe2O3。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究一黑色粉末是否由Fe3O4、CuO組成(不含有其它黑色物質(zhì))。探究過(guò)程如下：

Ⅰ．提出假設(shè)： 假設(shè)1．黑色粉末是CuO；假設(shè)2．黑色粉末是Fe3O4;

假設(shè)3．黑色粉未是CuO和Fe3O4的混合物

Ⅱ．設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：

方案一：取少量粉末加入足量稀硝酸，若假設(shè)2或假設(shè)3成立則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是___________，相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為__________________________________。

方案二： 查閱資料： Cu2+與足量氨水反應(yīng)生成深藍(lán)色溶液，Cu2++4NH3·H2O=Cu(NH3)42++4H2O。為探究是假設(shè)2還是假設(shè)3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若產(chǎn)生___________現(xiàn)象，則假設(shè)2成立；若產(chǎn)生___________現(xiàn)象，則假設(shè)3成立。

方案三：

學(xué)生丙利用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，稱量反應(yīng)前后裝置C中樣品的質(zhì)量，以確定樣品的組成�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)下列實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序是___________(填序號(hào))。

①打開(kāi)止水夾；②關(guān)閉止水夾；③點(diǎn)燃C處的酒精噴燈；

④熄滅C處的酒精噴燈 ⑤收集氫氣并驗(yàn)純。

在點(diǎn)燃C處酒精噴燈前要進(jìn)行的必要操作是__________________________。

(2)假設(shè)樣品全部參加反應(yīng)，若實(shí)驗(yàn)前樣品的質(zhì)量為4.7克，實(shí)驗(yàn)后稱得裝置C中固體的質(zhì)量3.6克則假設(shè)___________(填“1”“2”或“3”) 正確。

Answer 1

【答案】 固體溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體，并在試管上方變?yōu)榧t棕色 3Fe3O4+28H++NO3- = 9Fe3++NO+14H2O 只有紅褐色沉淀 紅褐色沉淀，同時(shí)溶液呈深藍(lán)色 ①⑤③④② 檢驗(yàn)裝置中氫氣的純度 3

【解析】如果假設(shè)2成立，則加入硝酸后得到的溶液中含有三價(jià)鐵離子，溶液為黃色，且在試管口處有紅棕色氣體產(chǎn)生。如果假設(shè)3成立，則加入硝酸后得到的溶液中含有三價(jià)鐵離子和二價(jià)銅離子，溶液顯藍(lán)色，試管口處有紅棕色氣體產(chǎn)生。相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為3Fe3O4+28H++NO3- = 9Fe3++NO+14H2O。答案：固體溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體，并在試管上方變?yōu)榧t棕色 . 3Fe3O4+28H++NO3- = 9Fe3++NO+14H2O

如果假設(shè)2成立，則加入稀硫酸后得到的溶液中含有三價(jià)鐵離子，加入氨水后生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；如果假設(shè)3成立則加入硫酸后溶液中既含有三價(jià)鐵離子還含有銅離子，加入足量氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；銅離子與氨水發(fā)生反應(yīng)Cu2++4NH3H2O═Cu（NH3）42++4H2O，溶液變?yōu)樯钏{(lán)色。故答案為：紅褐色沉淀；紅褐色沉淀，同時(shí)溶液呈深藍(lán)色

氫氣混有空氣加熱發(fā)生爆炸，所以開(kāi)始先通氫氣，打開(kāi)止水夾生成氫氣，通過(guò)后續(xù)裝置充滿氫氣，目的是排出裝置中的空氣，檢驗(yàn)最后U型管出來(lái)的氣體氫氣純度，氣體純凈后再點(diǎn)燃C處的酒精噴燈，反應(yīng)完成后先撤酒精燈，玻璃管冷卻再停氫氣，操作位熄滅C處的酒精噴燈，待C處冷卻至室溫后，關(guān)閉止水夾，防止生成的銅被空氣中氧氣氧化，所以其排列順序是①⑤③④②；故答案為：①⑤③④②；檢驗(yàn)裝置中氫氣的純度

(2) CuO和Fe3O4都能被H2氧化生成相應(yīng)的金屬和水，所以減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量為1.1g。

如果全部是氧化銅，其質(zhì)量應(yīng)該為1.1g80/16=5.5g>4.7g; 如果全部是Fe3O4，其質(zhì)量應(yīng)該為1.1g232/64=4.0g<4.7g,所以假設(shè)3成立。答案:3