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。铁的氧化物及其部分性质如下:
为红色固体;
和
均为黑色固体。其中,
具有很好的磁性,能被磁铁吸引。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
;
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:① ②
③
④ ⑤
【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![]() ![]() |
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![]() |
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 |
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 。 |
一定有![]() |
V |
在步骤IV所得溶液中逐滴加入 。 |
溶液不变红色 |
一定没有![]() |
【反思改进】
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,理由是 。
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 =" 17.9" g |
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 =" 317.9" g m3 = 317.3.g |
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 =" 1.1" g |
【获得结论】
(1)为确定固体X中是否含,m1~m4中应该用到的数据有 。
(2)固体X的成分及质量分别是 。
下表是氯化铵在不同温度下的溶解度:
温度(℃) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
溶解度(g/100g水) |
29.4 |
33.3 |
37.2 |
41.4 |
45.8 |
50.4 |
55.0 |
60.2 |
(1)从表中可知:随温度升高氯化铵的溶解度。
(2)60℃时,向盛有50 g水的烧杯中加入30 g氯化铵,充分搅拌,可得到氯化铵的(填“饱和”或“不饱和”)溶液,溶质的质量分数是。
(3)A烧杯是70℃时,溶剂为100g的氯化铵不饱和溶液,经过如下图的变化过程(在整个过程中不考虑水分的蒸发)。
Ⅰ. C烧杯溶液中溶质的质量为g。
Ⅱ.70℃时,将A烧杯中的溶液恒温蒸发10 g溶剂后,析出a g固体,再继续恒温蒸发30g溶剂,则析出固体b克,则b克3a 克(填“<、≤、>、≥或=”)。
Ⅲ.有关三个烧杯中溶液的说法,错误的是(填字母序号)。
a.B烧杯中溶液是不饱和溶液
b.A、B、C烧杯中的溶液在变化过程中,溶解度一定改变
c.由60℃降温至50℃时溶液质量一定减少
d.降温至60℃时,溶液中溶质质量分数一定不变
e.降温至30℃,烧杯中一定有NH4Cl晶体析出
在化学发展史上,众多科学家们做出了卓越的贡献。
(1)道尔顿和阿伏伽德罗创立了原子论和分子学说,使我们学会了用“用微观的眼光看世界”。
Ⅰ.若“”表示一个氮分子, 则“
”表示(填写符号)。
Ⅱ.水在太阳光和催化剂条件下可分解产生氢气。如图是水分解过程中部分微粒变化示意图,请按它们在化学变化过程中出现的顺序排列(用图中字母表示)。写出化学方程式。
(2)拉瓦锡通过实验揭示了质量守恒定律。根据此定律推断,在化学反应H2O+CCO+X,X的化学式是。
生产、生活、科技、环保等都离不开化学。
(1)食品、药物安全是人们关注的话题。
Ⅰ.食品添加剂促进了食品工业的发展,二氧化钛是常见的食用白色素。二氧化钛是由组成。
Ⅱ.食品保鲜常采用填充保护气的方法,说明该保护气具有性质 。
(2)节能、减排、低碳是当今环保的主旋律。
Ⅰ.天然气是清洁的气体矿物燃料,写出其主要成分甲烷燃烧的化学方程式是。
Ⅱ.煤燃烧时加入适当的物质,可以减少气体的排放,有效减少酸雨的形成。
Ⅲ.研究发现氨气(NH3)完全燃烧,产物中没有污染且释放大量热。NH3的摩尔质量为,若氨气中含有1.806×1024氢原子,则氨气有mol。
根据下列装置图回答问题。
Ⅰ.写出仪器a的名称是,仪器b的名称。
Ⅱ.实验室用氯酸钾和二氧化锰制取并收集较纯的氧气,应采用的装置组合是,写出该反应的化学方程式 。
Ⅲ.上图的发生装置中符合启普发生器原理的简易装置是(填字母代号)。
Ⅳ.硫化氢(H2S)是一种有毒的气体,其密度比空气的大,能溶于水形成氢硫酸。实验室通常用启普发生器或简易启普发生器制取硫化氢气体,说明实验室制取硫化氢气体的反应物状态和反应条件是;根据上述信息实验室制取硫化氢气体的最佳收集装置是(填字母代号)。
Ⅰ.实验室用30%的双氧水溶液配制100g溶质质量分数为6%的双氧水溶液,需要加入水的体积为mL。(水的密度为1g/mL)
Ⅱ.某兴趣小组取150克双氧水溶液在3克二氧化锰的作用下反应,反应一段时间后测得容器中剩余物质的总质量为149.8克。试计算:
(1)该实验中生成氧气的物质的量摩尔。
(2)参加反应的双氧水的物质的量。(根据化学方程式列式计算)