Question

【題目】某校實驗室有一瓶久置的鐵粉，已部分銹蝕，某興趣小組對其組成進行如下探究:

（1）定性探究:

取樣品平鋪于白紙上，用磁鐵置于樣品上方，黑色固體全部被吸起，白紙上留下______色固體；將被磁鐵吸起的黑色固體全部投入硫酸銅溶液中，充分反應后，過濾，所得固體全部為紅色。樣品中含有鐵和氧化鐵。

（2）定量探究:

按下圖所示裝置進行實驗(裝置氣密性良好，固定裝置已略去；氮氣不與鐵屑中的成分反應;堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物)。

Ⅰ稱量硬質玻璃管的質量。將樣品放入硬質玻璃管中，稱量硬質玻璃管和樣品的質量。

Ⅱ連接好裝置。緩緩通入N2，燃甲處的酒精噴燈，待硬質玻璃管中固體恒重，記錄硬質玻璃管和剩余固體的質量。

Ⅲ再次連接好裝置，繼續實驗。通入CO，點燃丙處的酒精燈和甲處的酒精噴燈。待硬質玻璃管中固體恒重，熄滅酒精噴燈，繼續通入CO直至硬質玻璃管冷卻。再次記錄硬質玻璃管和剩余固體的質量。

數據如下表:

	硬質玻璃管	硬質玻璃管和樣品	步驟Ⅱ硬 質玻璃管和剩余固體	步驟Ⅲ硬質玻璃管和剩余固體
質量	m1	m2	m3	m4

①步驟Ⅲ丙處酒精燈的作用是_______。

②步驟Ⅲ玻璃管中反應的化學方程式為______。

③樣品中氧化鐵的質量分數為_______(用m1、m2、m3、m4的代數式表示)。

④若步驟Ⅲ中氧化鐵沒有完全反應，樣品中水的質量分數測量結果將_____(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

⑤有關樣品，下列說法正確的是_____(填序號，多選)。

A樣品中氫元素的質量為

B樣品中鐵單質和氧化鐵的質量總和為m3-m1

C樣品中鐵單質的質量為m4-m1

D樣品中氧元素的質量為m3-m4

Answer 1

【答案】紅 除去尾氣CO 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 ×100% 不變 AB

【解析】

（1）根據實驗結論，樣品中有鐵和氧化鐵，氧化鐵不能被磁鐵吸引，氧化鐵是紅色固體，所以白紙上留下紅色固體。
（2）①步驟Ⅲ中要通入CO，反應剩余的CO會污染空氣，所以要用燃著的酒精燈點燃除去。
②步驟Ⅲ硬質玻璃管中是氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
③m3-m4為氧化鐵中氧元素的質量，m2-m1為樣品的質量。氧化鐵的質量為，故氧化鐵的質量分數為。
④步驟Ⅰ、Ⅱ可測定樣品中水的質量分數，水的質量分數與步驟Ⅲ中氧化鐵是否完全反應無關，所以步驟Ⅲ中氧化鐵沒有完全反應，不影響所測得的水的質量分數。

⑤A、水的質量=m2-m3，其中氫元素質量=（m2-m3），故A正確；
B、經過步驟Ⅱ樣品中的水被排除，剩余固體為鐵和氧化鐵，硬質玻璃管和剩余固體質量為m3，硬質玻璃管質量為m1，所以剩余鐵和氧化鐵質量=m3-m1，故B正確；
C、反應后剩余固體為鐵，來源于兩部分，一個是原有的鐵，一個是氧化鐵還原生成，所以m4-m1中含有的鐵不是樣品中的單質鐵，為全部鐵元素的質量，故C錯誤；
D、樣品中氧元素質量包含水和氧化鐵中兩部分，而m3-m4僅為氧化鐵中氧元素質量，水中的質量未包括，所以D錯誤。