Question

14．課堂上，老師給了同學們一包紅色粉未，該粉末可能是銅粉和和氧化鐵粉中的一種或兩種．為確定該粉末的成分，同學們進行如下探究．請你參與其中并回答問題．
（1）【提出猜想】甲同學認為紅色粉末是銅粉；乙同學認為紅色粉末是氧化鐵粉末；丙同學認為這包紅色粉末還可能是銅和氧化鐵的混合物．
（2）【設計實驗方案】
方案一：取少量紅色粉末放入試管中滴加足量的稀鹽酸（從下列試劑中選擇：氯化鋇溶液、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、石蕊試液）震蕩．若甲同學猜想正確，則實驗現象為粉末不溶解，溶液呈無色．
方案二：取10克紅色粉末放入質量為54.4克的硬質玻璃管中，通入一氧化碳片刻后再加熱至充分反應（實驗裝置如圖所示）．并繼續通入CO至裝置冷卻．①若乙或丙同學猜想正確，則硬質玻璃管內發生反應的化學方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；②實驗時要先通入一氧化碳片刻后再加熱的目的是排出裝置中的空氣、防止發生爆炸．
（3）【數據處理】等裝置完全冷卻到室溫，稱量得硬質玻璃管和管內固體剩余物的總質量為m克．
①若丙同學猜想正確，則m的取值范圍為61.4＜m＜64.4；
②若m=62，則原固體混合物中氧化鐵的質量分數為多少？80%
（4）【實驗方案反思】
若丁同學通過測定試管中沉淀質量的方法按照實驗方案二進行實驗，他的稱量操作是正確的，但測得的氧化鐵質量分數偏低，其原因可能是裝置漏氣（填一種）．

Answer 1

分析 （1）從粉末是銅粉和和氧化鐵粉中的一種或兩種去分析解答；
（2）根據銅和稀鹽酸不能反應，氧化鐵能和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水且氯化鐵的溶液是黃色分析；
（3）銅不能和一氧化碳反應，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，可以采取求極值法，即假設固體全部是銅或全部是氧化鐵計算m的取值范圍．

解答 解：（1）由于該粉末是銅粉和和氧化鐵粉中的一種或兩種．因此粉末可能為：①只有氧化鐵，②只有銅，③氧化鐵的銅的混合物．
故填：銅和氧化鐵的混合物．
（2）方案一：若甲同學猜想正確，即紅色粉末是銅粉，由于銅和稀鹽酸不能反應，因此加入稀鹽酸時，粉末不溶解，溶液呈無色．
故填：稀鹽酸；粉末不溶解，溶液呈無色．
方案二：若乙或丙同學猜想正確，則固體中一定含有氧化鐵，高溫條件下，一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
實驗時要先通入一氧化碳片刻后再加熱的目的是排出裝置中的空氣、防止發生爆炸．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；排出裝置中的空氣、防止發生爆炸．
（3）假設10g固體全部的銅，則m=10g+54.4g=64.4g，
假設10g固體全部是氧化鐵，反應生成鐵的質量為：10g×$\frac{112}{160}$×100%=7g，則m=7g+54.4g=61.4g，
因為固體是銅和氧化鐵的混合物，因此61.4＜m＜64.4；
設氧化鐵質量為x，
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
160                      112
x                         $\frac{112}{160}$x
根據題意有：10g-x+$\frac{112}{160}$x+54.4g=62g，
x=8g，
原固體混合物中氧化鐵的質量分數為：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%，
故填：61.4＜m＜64.4；  80%．
（4）如果加熱時間短，氧化鐵不能完全和一氧化碳反應，或裝置漏氣，或裝置中的二氧化碳沒有全部排出，或二氧化碳沒有完全被石灰水吸收等，都能夠導致測定的試管中的沉淀質量偏小，從而導致測得的氧化鐵質量分數偏低．
故填：裝置漏氣．

點評 在使用可燃性氣體時，一定要注意檢驗氣體的純度，不純的氣體在點燃時有可能出現爆炸；可燃性氣體主要有氫氣、一氧化碳、甲烷等．