Question

【題目】菱鐵礦主要成分是是煉鐵的原料．已知為白色固體，不溶于水，在干燥空氣中穩(wěn)定，潮濕環(huán)境中需較長時間被氧化為．

I.甲同學(xué)取一定量碳酸亞鐵固體于燒杯中，加入足量水，將燒杯放置在天平左盤上，向右盤放入砝碼至天平平衡．放置較長時間后不考慮水分蒸發(fā)，觀察到天平的指針會______填“偏左”、“偏右”、“不發(fā)生偏轉(zhuǎn)”；放置過程中還可觀察到的實驗現(xiàn)象為______．

乙同學(xué)設(shè)計圖1所示的裝置制備和溶液均用經(jīng)煮沸后冷卻的蒸餾水配制，并在溶液中加入少量鐵粉滴加溶液后觀察到試管中出現(xiàn)白色沉淀，同時有大量無色氣體生成．

產(chǎn)生的氣體是______填分子式．

丙同學(xué)對白色沉淀的成分提出異議，并做出如下假設(shè)，請補(bǔ)充完成假設(shè)3：

假設(shè)1：白色沉淀是；

假設(shè)2：白色沉淀是；

假設(shè)3：白色沉淀是______．

若假設(shè)1成立，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：______．

若假設(shè)2成立，說明用經(jīng)煮沸后冷卻的蒸餾水配制和溶液的目的是______．請設(shè)計一個實驗方案驗證假設(shè)2成立，寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論，實驗所需儀器和藥品自選． ______．

現(xiàn)取菱鐵礦，向其中加入足量稀硫酸，充分反應(yīng)，測得固體質(zhì)量與所加稀硫酸的質(zhì)量關(guān)系如圖2所示．假設(shè)菱鐵礦中雜質(zhì)不參加反應(yīng)，且難溶于水．

菱鐵礦中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______

若將稀硫酸改成1mol，則該反應(yīng)的離子方程式為______將反應(yīng)逸出的氣體與一定量的混合循環(huán)通入反應(yīng)液中，目的是______．

某鐵銹成分為和為確定其組成，興趣小組稱取此鐵銹樣品，在科研人員的指導(dǎo)下用圖3裝置進(jìn)行實驗．

（查閱資料）

①失去結(jié)晶水溫度為，在分解為FeO和．

②溫度高于時鐵的氧化物才能被CO還原．

裝配好實驗裝置后，首先要______．

裝置A中的反應(yīng)為：草酸) 通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應(yīng)盛放______選填序號．

濃硫酸澄清的石灰水氫氧化鈉溶液

現(xiàn)控制D裝置中的溫度為對鐵銹進(jìn)行熱分解，直至D裝置中剩余固體質(zhì)量不再變化為止，冷卻后裝置E增重，裝置F增重．則樣品中的質(zhì)量______g，______．

若缺少G裝置，測得的______選填“偏大”、“偏小”、“不變”，下同，x的值會______．

Answer 1

【答案】偏右 白色固體變成紅褐色固體或產(chǎn)生氣泡 和 除去水中溶解的氧氣，防止生成的被迅速氧化 向產(chǎn)生白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色，則說明假設(shè)2成立 減少環(huán)境污染，NO跟、反應(yīng)后又得到硝酸，提高原料利用率 檢查裝置氣密性 2 偏大 偏大

【解析】

（1）在有水與空氣下，放置較長時間后，碳酸亞鐵會發(fā)生反應(yīng)：4FeCO3+6H2O+O2=4Fe（OH）3+4CO2，根據(jù)方程式左邊質(zhì)量如何變化； FeCO3是白色固體、Fe（OH）3紅褐色固體；

（2）HCO3-和Fe 2+相互促進(jìn)水解生成Fe（OH）2和CO2；

（3）根據(jù)組合可推知假設(shè)3為Fe（OH）2和FeCO3的混合物；

（4）如果白色沉淀的碳酸亞鐵，則硫酸亞鐵和碳酸氫鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，為非氧化還原反應(yīng)，根據(jù)元素守恒及產(chǎn)物的穩(wěn)定性推知反應(yīng)方程式；

（5）如果生成氫氧化亞鐵，說明煮沸后溶液中不含氧氣；產(chǎn)物Fe（OH）2驗證可通過學(xué)生熟悉的顏色變化來設(shè)計，向溶液中通入氧氣，根據(jù)物質(zhì)顏色是否變化判斷；
（6）碳酸亞鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和二氧化碳、水，剩余固體為未反應(yīng)的雜質(zhì)，則參加反應(yīng)的m（FeCO3）=（20.0-8.4）g=11.6g，碳酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)= ×100%；

(7) 碳酸亞鐵與硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鐵的產(chǎn)物為+3價，稀硝酸還原產(chǎn)生為NO，NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸；

（8）實驗基本操作，裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性；
（9）二氧化碳是酸性氧化物，要除去CO2應(yīng)該選取溶解性大的堿性溶液；

（10）溫度為300℃時，F(xiàn)e2O3xH2O失去結(jié)晶水（分解溫度為110℃），F(xiàn)eCO3分解為FeO和CO2（分解溫度為282℃），裝置E增重3.6g為水，n（H2O）=0.2mol，根據(jù)水分子守恒得n（Fe2O3xH2O）=mol，裝置F增重2.2g為二氧化碳，n（CO2）=0.05mol，根據(jù)C原子守恒得n（FeCO3）=0.05mol，0.05molFeCO3質(zhì)量為：0.05mol×116molL-1=5.8g；則Fe2O3xH2O質(zhì)量為：25.4g-5.8g=19.6g，mol×（160+18x）molL-1=19.6g，據(jù)此計算x值；

（11）若缺少G裝置，F(xiàn)會吸收部分空氣中的水與二氧化碳而增重。

(1)在有水與空氣下，放置較長時間后，碳酸亞鐵會發(fā)生反應(yīng)：，從而使左邊物質(zhì)質(zhì)量變大，則指針或偏右；碳酸亞鐵是白色固體、氫氧化鐵是紅褐色固體，所以顏色也由白色變?yōu)?/span>紅褐色；

(2)和相互促進(jìn)水解生成和，溶液中產(chǎn)生的氣體為；

(3)根據(jù)組合可推知假設(shè)3為和；

(4)如果白色沉淀的碳酸亞鐵，則硫酸亞鐵和碳酸氫鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，為非氧化還原反應(yīng)，根據(jù)元素守恒及產(chǎn)物的穩(wěn)定性推知反應(yīng)方程式為：；

(5)煮沸后冷卻的蒸餾水配制和溶液可以除去水中溶解的氧氣，防止生成的被迅速氧化；而產(chǎn)物驗證可通過學(xué)生熟悉的顏色變化來設(shè)計，其檢驗方法為向產(chǎn)生白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色，則說明假設(shè)2成立；

(6)碳酸亞鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和二氧化碳、水，剩余固體為未反應(yīng)的雜質(zhì)，則參加反應(yīng)的，碳酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(7)碳酸亞鐵與硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鐵的產(chǎn)物為價，稀硝酸還原產(chǎn)生為NO，反應(yīng)方程式為，NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸，為防止NO污染空氣，且為提高原料利用率，需循環(huán)使用NO；

(8)實驗基本操作，裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性；

(9)二氧化碳是酸性氧化物，要除去應(yīng)該選取溶解性大的堿性溶液，要除去最好選擇氫氧化鈉溶液，澄清的石灰水濃度低，堿性弱；

(10)溫度為時，失去結(jié)晶水分解溫度為，分解為FeO和分解溫度為，裝置E增重為水，，根據(jù)水分子守恒得，裝置F增重為二氧化碳，，根據(jù)C原子守恒得，質(zhì)量為：，則質(zhì)量為：，，解得；

(11)若缺少G裝置，F會吸收部分空氣中的水與二氧化碳而增重，使測得的偏大，計算所得質(zhì)量偏小，而計算出的x偏大。