Question

2．某同学利用如图装置进行了实验探究．
【认识仪器】（1）装置中的热源是酒精喷灯．
【实验探究一】
（2）探究燃烧的条件，B处盛放木炭，松开弹簧夹M和N．步骤如下：
①先在A处通入氮气一段时间后，在B处加热，B、C处没有明显变化；
②待B处冷却至室温，在A处通入氧气一段时间后，B、C处没有明显变化；
③在A处继续通入氧气，然后在B处加热，发现木炭燃烧，C处变浑浊．
则：①与③对比，说明燃烧的条件之一是氧气；
②与③对比，说明燃烧的条件之一是温度达到着火点．
【实验探究二】
（3）探究铁与氧化铁化合的生成物的成分．
查阅资料：FeO不能被磁铁吸引；Fe₃O₄能被磁铁吸引．
提出猜想：猜想①是FeO；  猜想②是Fe₃O₄；   猜想③是FeO和是Fe₃O₄的混合物．
猜想产物是FeO或Fe₃O₄的理由是A：反应后元素的种类变B：FeO或Fe₃O₄中铁元素的质量分数高于氧化铁
实验步骤：（完成相关空格内容）
①连接组装仪器，检查装置的气密性．
②称取16.0g氧化铁粉末与一定量铁粉，将其迅速均匀混合后，再放入玻璃管底部并薄．
③松开弹簧夹M和N，通入CO₂，当观察到现象X时，夹上弹簧夹M，开始加热玻璃管．
④当混合固体全部呈黑色后，继续通入CO₂，停止加热待玻璃管冷却至室温．将玻璃管中黑色粉末倒在滤纸上，观察到黑色粉末未变色，用磁铁吸引，能被磁铁完全吸引．
实验结论：猜想②成立．
实验拓展：
（4）上述探究实验中使用CO₂的目的是作保护气，防止铁粉被氧化，判断该目的达成的现象澄清的石灰水变浑浊X不能（“能”或“不能”）用CO代替CO₂进行上述探究实验．
（5）若黑色固体不能被磁铁全部吸引，且滴加稀盐酸，无气泡产生．则所加铁粉的质量范围是1.4g～5.6g．

Answer 1

分析 （1）根据实验室常用仪器的名称分析；
（2）根据燃烧的条件、控制变量法的具体操作进行分析；
（3）提出猜想：根据质量守恒定律完成猜想；实验步骤：根据有气体参与的实验注意事项完成有关实验步骤的解答；
（4）结合前面的实验步骤和相关知识分析解答；
（5）若黑色固体不能被磁铁全部吸引，且滴加稀盐酸，无气泡产生，说明剩余固体中含有氧化亚铁，并且没有铁单质；

解答 解：（1）根据实验室常用仪器的名称，装置中的热源是酒精喷灯；故填：酒精喷灯；
（2）①与③对比，通入的气体不同，温度相同，所以说明燃烧的条件之一是与氧气接触；故填：与氧气接触；
②与③对比，通入的气体相同，温度不同，所以说明燃烧的条件之一是温度达到着火点；故填：温度达到着火点；
（3）提出猜想：根据质量守恒定律猜想铁与氧化铁化合的生成物的成分应为FeO或Fe₃O₄或FeO和Fe₃O₄的混合物；猜想产物是FeO或Fe₃O₄是因为反应后元素的种类变，FeO或Fe₃O₄中铁元素的质量分数高于氧化铁，故写：FeO和Fe₃O₄；反应后元素的种类变；FeO或Fe₃O₄中铁元素的质量分数高于氧化铁；
实验步骤：①连接组装仪器之后，首先检查装置的气密性，夹上弹簧夹为开始实验做好准备；故填：检查装置的气密性；
④实验结束前，为防止灼热的生成物与空气接触发生反应，应继续通入原来的气体，直到生成物冷却为止，故填：继续通入CO₂；
实验结论：生成的黑色粉末能被磁铁完全吸引，说明铁与氧化铁化合的生成物的成分为Fe₃O₄，故填：②；
实验拓展：
（4）上述探究实验中使用CO₂ 可以起到排除空气，作保护气，防止铁粉被氧化的作用；该操作达成的现象X是试管中的澄清的石灰水变浑浊；因为加热条件下CO能与氧化铁发生反应，所以不能用CO代替CO₂进行上述探究实验，故填：作保护气，防止铁粉被氧化；澄清的石灰水变浑浊；不能；
（5）假设产物只有氧化亚铁，需要的铁的质量为x．
Fe₂O₃+Fe$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3FeO
160      56
16.0g     x
$\frac{160}{56}=\frac{16.0g}{x}$
x=5.6g
假设产物只有四氧化三铁，需要的铁的质量为y．
4Fe₂O₃+Fe$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe₃O₄
640        56
16.0g      y
$\frac{640}{56}=\frac{16.0g}{y}$
y=1.4g
若黑色固体不能被磁铁全部吸引，且滴加稀盐酸，无气泡产生，说明剩余固体中含有氧化亚铁，并且没有铁单质；所以所加铁粉的质量范围是1.4g～5.6g．
故填：1.4g～5.6g．

点评 要学会根据实验结论和实验步骤反推实验现象的方法，知道常见的黑色固体，并熟记它们的性质，学会根据查阅资料的信息做题的方法．