Question

【題目】【2016年湖南省株洲市】要探究碳酸亞鐵和氧氣充分反應后的固體成分，請你參與華雪同學的探究：

【查閱資料】

①碳酸亞鐵（FeCO3）具有還原性，在空氣中灼燒生成的氧化物和CO2氣體。

②FeO是一種黑色粉末，它不穩定，在空氣中加熱，就迅速被氧化成四氧化三鐵，四氧化三鐵能與鹽酸反應生成氯化亞鐵、氯化鐵和水。

③FeCl2能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl3不能；FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現紅色。

【猜想與假設】

猜想1：固體成分是氧化鐵。

猜想2：固體成分是四氧化三鐵。

猜想3： 。

【活動與探究】

連接儀器、裝好藥品如圖所示（加熱和固定裝置已省略），打開止水夾K，通入氧氣，加熱玻璃管X。當Y瓶中產生的沉淀不再增加時，停止加熱，繼續通入氧氣至玻璃管冷卻。

取玻璃管里的少量固體于試管中，滴加鹽酸，微熱，固體完全溶解。將所得溶液分成甲、乙兩份進行實驗：

實驗編號	實驗步驟	實驗現象
a	向甲溶液中滴加KSCN溶液	溶液變紅色
b	向乙溶液中滴加高錳酸鉀溶液	高錳酸鉀溶液的紫紅色不消失

【結論與反思】

（1）由上述實驗現象可知，FeCO3在氧氣中高溫灼燒得到的固體產物是 ，因此，猜想 （填“1”或“2”或“3”）是正確的。

（2）FeCO3在氧氣中高溫灼燒的化學方程式為 。

（3）上述實驗 （填“a”或“b”）是多余的，因為 。

【總結與提升】

（1）若實驗結束時觀察到Y瓶中仍然是澄清的，可能的原因是澄清石灰水的量不足，導致生成的碳酸鈣轉變成了可溶于水的碳酸氫鈣．碳酸氫鈣的化學式為 。

（2）CO2使澄清石灰水變渾濁的化學方程式為 。

（3）華雪同學經過反思，覺得該實驗設計還存在問題，因為如果在實驗b中觀察到 ，就不能確定哪個猜想是正確的。所以華雪同學又對該實驗進行了定量探究：取11.6g純凈的碳酸亞鐵固體，在空氣中高溫灼燒至恒重，稱得固體質量凈減3.6g。通過計算即可確定：FeCO3和氧氣充分反應后的固體成分是 。

Answer 1

【答案】【猜想與假設】固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵

【結論與反思】（1）氧化鐵 1

（2）4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

（3）b a實驗已經證明了溶液中存在氯化鐵，不存在氯化亞鐵；b實驗無法證明是否含氯化鐵

【總結與提升】（1）Ca（HCO3）2（2）CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O（3）高錳酸鉀溶液褪色 氧化鐵

【解析】【猜想與假設】由假設①②，也可能是兩者的混合物，則猜想3是固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵。【結論與反思】（1）由FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現紅色，則向甲溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，說明溶液中含有FeCl3。FeCl2能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl3不能，向乙溶液中滴加高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液的紫紅色不消失，說明溶液中不含FeCl2。氯化鐵是氧化鐵與稀鹽酸反應生成的，故FeCO3在氧氣中高溫灼燒得到的固體產物是氧化鐵。因此，猜想1是正確的。

（2）FeCO3在氧氣中高溫灼燒生成氧化鐵和二氧化碳氣體，反應的化學方程式為：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。（3）上述實驗中b是多余的，因為a實驗已經證明了溶液中存在氯化鐵，不存在氯化亞鐵；b實驗無法證明是否含氯化鐵。

【總結與提升】

（1）碳酸氫鈣中鈣元素顯+2價，碳酸氫根顯﹣1價，其化學式為：Ca（HCO3）2。

（2）CO2使澄清石灰水變渾濁，是因為與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，反應的化學方程式為：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O。

（3）FeCl2能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl3不能，如果在實驗b中觀察到高錳酸鉀溶液褪色，說明含有氯化亞鐵溶液，不能確定是否含有氯化鐵，就不能確定哪個猜想是正確的。華雪同學又對該實驗進行了定量探究：取11.6g純凈的碳酸亞鐵固體，在空氣中高溫灼燒至恒重，稱得固體質量凈減3.6g。假設生成的固體為氧化鐵，設固體質量凈減質量為x

4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 固體減少質量

464 320 464﹣320=144

11.6g x

x=3.6g

假設成立，FeCO3和氧氣充分反應后的固體成分是氧化鐵