Question

【题目】【2016年湖南省株洲市】要探究碳酸亚铁和氧气充分反应后的固体成分，请你参与华雪同学的探究：

【查阅资料】

①碳酸亚铁（FeCO3）具有还原性，在空气中灼烧生成的氧化物和CO2气体。

②FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，就迅速被氧化成四氧化三铁，四氧化三铁能与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水。

③FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能；FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出现红色。

【猜想与假设】

猜想1：固体成分是氧化铁。

猜想2：固体成分是四氧化三铁。

猜想3： 。

【活动与探究】

连接仪器、装好药品如图所示（加热和固定装置已省略），打开止水夹K，通入氧气，加热玻璃管X。当Y瓶中产生的沉淀不再增加时，停止加热，继续通入氧气至玻璃管冷却。

取玻璃管里的少量固体于试管中，滴加盐酸，微热，固体完全溶解。将所得溶液分成甲、乙两份进行实验：

实验编号	实验步骤	实验现象
a	向甲溶液中滴加KSCN溶液	溶液变红色
b	向乙溶液中滴加高锰酸钾溶液	高锰酸钾溶液的紫红色不消失

【结论与反思】

（1）由上述实验现象可知，FeCO3在氧气中高温灼烧得到的固体产物是 ，因此，猜想 （填“1”或“2”或“3”）是正确的。

（2）FeCO3在氧气中高温灼烧的化学方程式为 。

（3）上述实验 （填“a”或“b”）是多余的，因为 。

【总结与提升】

（1）若实验结束时观察到Y瓶中仍然是澄清的，可能的原因是澄清石灰水的量不足，导致生成的碳酸钙转变成了可溶于水的碳酸氢钙．碳酸氢钙的化学式为 。

（2）CO2使澄清石灰水变浑浊的化学方程式为 。

（3）华雪同学经过反思，觉得该实验设计还存在问题，因为如果在实验b中观察到 ，就不能确定哪个猜想是正确的。所以华雪同学又对该实验进行了定量探究：取11.6g纯净的碳酸亚铁固体，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减3.6g。通过计算即可确定：FeCO3和氧气充分反应后的固体成分是 。

Answer 1

【答案】【猜想与假设】固体成分是氧化铁和四氧化三铁

【结论与反思】（1）氧化铁 1

（2）4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

（3）b a实验已经证明了溶液中存在氯化铁，不存在氯化亚铁；b实验无法证明是否含氯化铁

【总结与提升】（1）Ca（HCO3）2（2）CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O（3）高锰酸钾溶液褪色 氧化铁

【解析】【猜想与假设】由假设①②，也可能是两者的混合物，则猜想3是固体成分是氧化铁和四氧化三铁。【结论与反思】（1）由FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出现红色，则向甲溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中含有FeCl3。FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能，向乙溶液中滴加高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液的紫红色不消失，说明溶液中不含FeCl2。氯化铁是氧化铁与稀盐酸反应生成的，故FeCO3在氧气中高温灼烧得到的固体产物是氧化铁。因此，猜想1是正确的。

（2）FeCO3在氧气中高温灼烧生成氧化铁和二氧化碳气体，反应的化学方程式为：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。（3）上述实验中b是多余的，因为a实验已经证明了溶液中存在氯化铁，不存在氯化亚铁；b实验无法证明是否含氯化铁。

【总结与提升】

（1）碳酸氢钙中钙元素显+2价，碳酸氢根显﹣1价，其化学式为：Ca（HCO3）2。

（2）CO2使澄清石灰水变浑浊，是因为与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O。

（3）FeCl2能使高锰酸钾溶液褪色，而FeCl3不能，如果在实验b中观察到高锰酸钾溶液褪色，说明含有氯化亚铁溶液，不能确定是否含有氯化铁，就不能确定哪个猜想是正确的。华雪同学又对该实验进行了定量探究：取11.6g纯净的碳酸亚铁固体，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减3.6g。假设生成的固体为氧化铁，设固体质量净减质量为x

4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 固体减少质量

464 320 464﹣320=144

11.6g x

x=3.6g

假设成立，FeCO3和氧气充分反应后的固体成分是氧化铁