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(2008?丰台区二模)某化学小组同学用一氧化碳还原氧化铁后的剩余固体做探究实验,过程如下:
(提出问题)该固体的成分是什么?
(查阅资料)①铁和硫酸铁反应的化学方程式是:Fe+Fe2(SO43═3FeSO4
②Fe2(SO43溶液为黄色,FeSO4溶液为浅绿色.
(作出猜想)该固体中含有铁粉和氧化铁
同学们猜想该固体含有氧化铁的依据是______.
(设计实验)
 实验操作实验现象结论及相关化学方程式
验证猜想实验①取2g样品,放入玻璃管中,如图连接仪器,进行实验.
实验完毕,再称固体质量
现象一:____________

现象二:
反应后固体质量为1.88g,澄清石灰水增重0.3g
 
实验②另取2g样品放入试管中,加入少量稀硫酸.现象一:____________

现象二:
生成浅绿色溶液.
综合分析实验①、②现象,得出结论:猜想正确
(同学们想计算)2g样品中氧化铁的质量分数,请你帮助他们想一想用“固体减重”还是用“石灰水增重”计算更为准确?______.理由是______.
【答案】分析:(作出猜想)一氧化碳还原氧化铁的产物为铁,但从反应装置考虑,氧化铁很难被完全还原,所以最后玻璃管中物质除了铁,应该还含有少量氧化铁.
(设计实验)将反应后固体继续通过一氧化碳气流,若所得气体能使澄清石灰水变浑浊,则说明原固体中确实含有氧化铁.将铁和氧化铁的混合物通入稀硫酸中会发生如下反应:Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑、Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O、Fe+Fe2(SO43═3FeSO4,由题中所给资料:Fe2(SO43溶液为黄色,FeSO4溶液为浅绿色,可知道实验二试管中的现象.
(同学们想计算)从理论上分析,固体减少的重量即为氧化铁中氧元素的质量,石灰水增重的质量为反应产生二氧化碳的质量,利用这两个数据都可以计算出样品中氧化铁的质量分数,但是氢氧化钙为微容物,澄清石灰水浓度很小,很难将二氧化碳全部吸收,所以若用石灰水增重计算,结果可能会不准确.
解答:解:同学们猜想该固体含有氧化铁的依据是:一氧化碳没有把氧化铁完全还原
实验一即重新进行一氧化碳还原氧化铁实验,由于固体物质质量减少,石灰水变浑浊,证明原样品中确实含有氧化铁;实验二中,样品中含有铁,铁与硫酸反应有气体放出,产物为硫酸亚铁.
用“固体减重”计算更为准确,因为澄清石灰水浓度很小,很难将二氧化碳全部吸收,所以若用石灰水增重计算,结果可能会不准确.
故答案为:一氧化碳没有把氧化铁完全还原
    
  粉末中的红色物质变为黑色,澄清石灰水变浑浊3CO+Fe2O3═2Fe+3CO2
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
剩余固体中有氧化铁
 固体样品全部溶解,有气泡生成Fe+H2SO4═FeSO4+H2
Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O
Fe+Fe2(SO43═3FeSO4
剩余固体中有铁粉
 
固体减重;
澄清石灰水浓度小,且试管中溶液质量小,对二氧化碳的吸收不充分
点评:本题是一氧化碳还原氧化铁产物的实验探究,较难.分析实验二时要结合题给信息①铁和硫酸铁反应的化学方程式是:Fe+Fe2(SO43═3FeSO4,②Fe2(SO43溶液为黄色,FeSO4溶液为浅绿色.最后的计算时学生容易出错,容易忽略氢氧化钙微容这个隐含条件.一般检验二氧化碳选用澄清石灰水,而吸收二氧化碳则选用氢氧化钠溶液,若本题将澄清石灰水换做氢氧化钠,则也可以根据溶液增重计算样品中氧化铁的质量分数.
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乙组同学:取13.5g样品放入烧杯中,每次加入20g稀盐酸(不考虑水、氯化氢逸出)后用精密仪器称量,记录实验数据如下:
加入稀盐酸次数1234567
烧杯及所称物质总质量/g78.9097.80116.70135.60155.05175.05195.05
(1)请你分别用甲组和乙组同学的实验结果,帮助他们计算出样品中碳酸钠的质量分数.
(2)计算乙组实验时所用稀盐酸中溶质的质量分数.

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