Question

周三的化學興趣活動中，小吳同學拿出一包干燥的紅色粉末，同學們對其組成進行探究．根據該紅色粉末的來源，老師判斷其可能由Cu、Fe₂O₃兩種固體中的一種或兩種組成．
I．定性探究：
【提出問題】該紅色粉末是由哪些物質組成的？
【猜    想】紅色粉末可能是：①Cu       ②Fe₂O₃    ③

Cu和Fe₂O₃

【查閱資料】Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
【設計實驗】（1）小玲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)現固體全部溶解，得有色溶液．則猜想

①

一定不成立，其中一定發(fā)生反應的化學方程式為

Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O

．
（2）小偉向小玲得到的有色溶液中插入一根潔凈的鐵絲，反應充分后，觀察到

鐵絲表面有一層紅色物質析出

現象，得出猜想③成立．
Ⅱ．定量探究：
【提出問題】該紅色粉末中氧化鐵的質量分數是多少呢？
【設計實驗】小晨稱取該紅色粉末5.0g裝入硬質玻璃管中，按如圖進行實驗．開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再加熱至高溫使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應前后稱量相關物質的總質量（裝置內空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計），其數據如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質量為48.3g	玻璃管和固體物質的總質量為47.1g
Ⅱ 組	洗氣瓶和瓶中所盛物質的總質量為258.6g	洗氣瓶和瓶中所盛物質的總質量為261.9g

【交流討論】
（1）A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為

3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂

．
（2）根據上述表格中的實驗數據計算：紅色粉末中氧化鐵的質量分數為

80%

．
（3）從環(huán)保角度看上述裝置有嚴重不足之處．你認為應該如何改進？

在B導管口處放一盞燃著的酒精燈

．
Ⅲ．拓展延伸
【提出問題】實驗后B裝置洗氣瓶內溶液中的溶質是什么呢？
【設計實驗】小華同學取該洗氣瓶內溶液50克，逐滴加入質量分數為7.3%的稀鹽酸至無氣泡冒出為止，共用去稀鹽酸60克，所得溶液質量為107.8克．通過計算回答：
（1）生成二氧化碳

2.2

克．
（2）從洗氣瓶內取出的50克溶液中碳酸鈉的質量是多少？（請寫出計算過程）
（3）Ⅱ中定量實驗結束后洗氣瓶內溶液中的溶質是

NaCl

．

Answer 1

分析：【猜想】根據紅色固體是一種或兩種組成猜想；
（1）根據銅不與鹽酸反應及氧化鐵與鹽酸反應得有色溶液分析
（2）根據信息銅能與氯化鐵反應生成氯化銅，鐵與氯化銅反應生成銅分析
【交流討論】
（1）根據書寫化學方程式的原則書寫方程式
（2）根據元素質量守恒及質量分數的計算公式分析
（3）根據一氧化碳的毒性分析
（4）根據質量守恒定律計算二氧化碳的質量，根據化學方程式中二氧化碳的質量求出碳酸鈉的質量．

解答：解：【猜想】根據該紅色粉末的來源，老師判斷其可能由Cu、Fe₂O₃兩種固體中的一種或兩種組成，因此猜想 ③為 Cu和Fe₂O₃
【設計實驗】（1）因為銅與稀鹽酸不反應，因此取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，充分振蕩后固體全部溶解，得有色溶液，說明猜想 ①一定不成立，一定含有氧化鐵，一定發(fā)生反應的化學方程式為 Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，可能含有銅
（2）小偉向小玲得到的有色溶液中插入一根潔凈的鐵絲，若猜想③成立．銅與氯化鐵反應生成氯化銅，鐵與氯化銅反應生成紅色的銅，因此可觀察到 鐵絲表面有一層紅色物質析出
【交流討論】
（1）A裝置中一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，發(fā)生反應的化學方程式為 3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂．
（2）玻璃管中反應前后固體質量的變化量就是氧化鐵中氧元素的質量，根據上述表格中的實驗數據可知氧元素質量為48.3g-47.1g=1.2g，則氧化鐵的質量為

1.2g×160

48

=4g，則氧化鐵的質量分數為

4g

5g

×100%=80%．
（3）一氧化碳有毒，排放到空氣中會污染空氣，因此應在B導管口處放一盞燃著的酒精燈將一氧化碳通過燃燒轉化為二氧化碳除去．
Ⅲ．拓展延伸
解：（1）生成二氧化碳的質量為50g+60g-107.8g=2.2g
（2）設碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                       44
x                         2.2g

106

x

=

44

2.2g

x=5.3g
（3）鹽酸與碳酸鈉反應生成氯化鈉，因此定量實驗結束后洗氣瓶內溶液中的溶質是NaCl
故答案為：
【猜想】③Cu和Fe₂O₃
【設計實驗】（1）①Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
（2）鐵絲表面有一層紅色物質析出
【交流討論】
（1）3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂．
（2）80%．
（3）在B導管口處放一盞燃著的酒精燈
【設計實驗】（1）2.2g（2）5.3g（3）NaCl

點評：本題綜合考查了金屬的化學性質以及根據化學方程式的計算，綜合性較強