Question

【題目】已知某黑色粉末可能是由鐵粉、氧化亞鐵、四氧化三鐵的一種或兩種組成,某化學興趣小組為確定黑色粉末的成分進行了如下探究。

[查閱資料]鐵的氧化物均能與稀酸反應,且只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引。

[方案設計]

實驗操作	實驗現象	實驗結論
實驗一:取適量的黑色粉末,用磁鐵吸引	______________。	黑色固體粉末中一定不含氧化亞鐵
實驗二:_______________。	有氣泡產生，溶液顏色發生改變	黑色固體一定含有鐵粉,可能含有四氧化三鐵

[交流反思]為探究黑色粉末是否含有四氧化三鐵,小明認為可將實驗二的操作改為取適量黑色固體粉末于試管中，加入足量的硫酸銅溶液,當出現_____________時,可證明黑色固體粉末中一定含有鐵粉和四氧化三鐵。

[繼續探究]為探究黑色粉末成分中鐵粉和四氧化三鐵的質量比,同學進行了如圖實驗;反應前稱取10g黑色粉末加入玻璃管內(玻璃管的質量為50 g) ,先通入一段時間一氧化碳氣體,然后點燃酒精燈。

（1）反應前先通入一氧化碳氣體再點燃酒精燈，目的是______________。

（2）充分反應后熄滅酒精燈,繼續通入一氧化碳,待冷卻到室溫后停止通入，稱量玻璃管和管內固體總質量為58.4g,計算黑色粉末中鐵和四氧化三鐵的質量比為___________________。

（3）虛線框內的裝置的作用是_________________。

Answer 1

【答案】黑色粉末全部被吸引 取適量的黑色粉末，加入足量稀鹽酸 有紅色固體析出,溶液變為淺綠色，且有黑色固體剩余 將裝置內的空氣排干凈，防止點燃酒精燈后發生爆炸 21:29 收集尾氣，避免污染空氣

【解析】

[方案設計]

結合[查閱資料]及實驗一的操作、結論，可知若黑色粉末全部被磁鐵吸引，則黑色固體中一定不含氧化亞鐵，因為氧化亞鐵不能被磁鐵吸引。鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵（淺綠色）和氫氣，結合實驗二現象及結論，可知實驗操作為取適量的黑色粉末，加入足量稀鹽酸。

[交流反思]

鐵與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，四氧化三鐵不能與硫酸銅反應，據此結合實驗結論可知實驗現象為有紅色固體析出,溶液變為淺綠色，且有黑色固體粉末剩余。

[繼續探究]

(1)先通入一段時間一氧化碳氣體的目的是將裝置內的空氣排干凈,防止點燃酒精燈后發生爆炸。

(2)根據實驗數據可知，參加反應的四氧化三鐵中所含氧元素質量為，四氧化三鐵中鐵、氧元素質量比為，據此可知參加反應的四氧化三鐵質量為,則黑色粉末中鐵的質量為，即黑色粉末中鐵和四氧化三鐵的質量比為。

(3)一氧化碳有毒，會污染空氣，需進行尾氣處理，虛線框中裝置的作用是收集尾氣，避免污染空氣。