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研究小组进行木炭还原氧化铁的探究活动。将木炭、氧化铁及试管充分烘干,并将木炭和氧化铁混合均匀、研磨。取适量上述混合物于试管中,用图1所示的装置加热(试管竖直向上,可使加热时的热量尽少散失)。
【提出问题】实验结束后,试管中的剩余固体X含有哪些成分,质量分别是多少?
【查阅资料】

铁的氧化物被还原时,是从高价铁的氧化物逐级还原成低价铁的氧化物,最后还原成金属铁。铁的部分氧化物的性质如下:Fe3O4具有很好的磁性,能被磁铁吸引。铁的三种氧化物均不溶于水,但能溶于稀盐酸,分别发生如下反应:
Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O
Fe3O4+8HCl═2FeCl3+FeCl2+4H2O
FeO+2HCl═FeCl2+H2O
黄色的FeCl3溶液中滴入无色的KSCN溶液,溶液变为红色,该实验常用于检验FeCl3;FeCl3溶液遇单质铁发生反应:2FeCl3+Fe═3FeCl2,溶液变为浅绿色。
【猜想】固体X可能含有:①Fe②FeO③Fe3O4④Fe2O3Fe2O3(写化学式)⑤C。
【实施实验】
目的:确定固体X的组成。
步骤 | 操作 | 主要现象 | 结论 |
Ⅰ | 取部分冷却后的固体X倒在滤纸上,用磁铁充分吸引。 | 部分固体被吸引到磁铁上 | 可能有Fe或Fe3O4 |
Ⅱ | 取滤纸上的剩余固体少量,放入图2所示的试管a中,通入氧气,用酒精灯加热。 | 固体剧烈燃烧,b中溶液变浑浊 | 一定有 C C 。 |
Ⅲ | 另取滤纸上的剩余固体少量,放入试管中,加入足量的稀盐酸。 | 无明显现象 | 一定没有 FeO、Fe2O3 FeO、Fe2O3 。 |
Ⅳ | 取步骤Ⅰ磁铁上的固体少量,放入试管中,逐滴加入稀盐酸。 | 产生 气泡 气泡 。 |
一定有Fe |
Ⅴ | 在步骤Ⅳ所得溶液中逐滴加入 无色的KSCN溶液 无色的KSCN溶液 。 |
溶液不变红色 | 一定没有Fe3O4 |
同学们讨论发现,用上述实验方法不能确定固体X中一定没有Fe3O4,理由是
四氧化三铁和盐酸反应生成的氯化铁能和铁反应生成氯化亚铁
四氧化三铁和盐酸反应生成的氯化铁能和铁反应生成氯化亚铁
。为确定固体X中是否含Fe3O4并测定其中各成分的质量,同学们又进行了以下实验:
步骤 | 操作 | 数据 |
Ⅰ | 重新取部分冷却至室温的固体X,称量其质量为m1。 | m1=17.9g |
Ⅱ | 将称量好的固体X全部放入图3所示的锥形瓶中,称量整套装置及药品的质量为m2;打开分液漏斗旋塞,放入足量稀盐酸后关闭旋塞,待没有气泡产生并恢复至室温,再次称量整套装置及药品的质量为m3。 | m2=317.9g m3=317.3g |
Ⅲ | 将锥形瓶中剩余的固体过滤、洗涤并干燥,称量其质量为m4。 | m4=1.1g |
(1)为确定固体X中是否含Fe3O4,m1~m4中应该用到的数据有
m1、m2、m3、m4
m1、m2、m3、m4
。(2)固体X各成分的质量比为
168:11
168:11
。【答案】Fe2O3;C;FeO、Fe2O3;气泡;无色的KSCN溶液;四氧化三铁和盐酸反应生成的氯化铁能和铁反应生成氯化亚铁;m1、m2、m3、m4;168:11
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:26引用:1难度:0.5
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