Question

【題目】菱鐵礦主要成分是是煉鐵的原料．已知為白色固體，不溶于水，在干燥空氣中穩定，潮濕環境中需較長時間被氧化為．

I.甲同學取一定量碳酸亞鐵固體于燒杯中，加入足量水，將燒杯放置在天平左盤上，向右盤放入砝碼至天平平衡．放置較長時間后不考慮水分蒸發，觀察到天平的指針會______填“偏左”、“偏右”、“不發生偏轉”；放置過程中還可觀察到的實驗現象為______．

乙同學設計圖1所示的裝置制備和溶液均用經煮沸后冷卻的蒸餾水配制，并在溶液中加入少量鐵粉滴加溶液后觀察到試管中出現白色沉淀，同時有大量無色氣體生成．

產生的氣體是______填分子式．

丙同學對白色沉淀的成分提出異議，并做出如下假設，請補充完成假設3：

假設1：白色沉淀是；

假設2：白色沉淀是；

假設3：白色沉淀是______．

若假設1成立，寫出有關反應的化學方程式：______．

若假設2成立，說明用經煮沸后冷卻的蒸餾水配制和溶液的目的是______．請設計一個實驗方案驗證假設2成立，寫出實驗步驟、預期現象和結論，實驗所需儀器和藥品自選． ______．

現取菱鐵礦，向其中加入足量稀硫酸，充分反應，測得固體質量與所加稀硫酸的質量關系如圖2所示．假設菱鐵礦中雜質不參加反應，且難溶于水．

菱鐵礦中的質量分數為______

若將稀硫酸改成1mol，則該反應的離子方程式為______將反應逸出的氣體與一定量的混合循環通入反應液中，目的是______．

某鐵銹成分為和為確定其組成，興趣小組稱取此鐵銹樣品，在科研人員的指導下用圖3裝置進行實驗．

（查閱資料）

①失去結晶水溫度為，在分解為FeO和．

②溫度高于時鐵的氧化物才能被CO還原．

裝配好實驗裝置后，首先要______．

裝置A中的反應為：草酸) 通過B、C裝置可得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶B中應盛放______選填序號．

濃硫酸澄清的石灰水氫氧化鈉溶液

現控制D裝置中的溫度為對鐵銹進行熱分解，直至D裝置中剩余固體質量不再變化為止，冷卻后裝置E增重，裝置F增重．則樣品中的質量______g，______．

若缺少G裝置，測得的______選填“偏大”、“偏小”、“不變”，下同，x的值會______．

Answer 1

【答案】偏右 白色固體變成紅褐色固體或產生氣泡 和 除去水中溶解的氧氣，防止生成的被迅速氧化 向產生白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變為紅褐色，則說明假設2成立 減少環境污染，NO跟、反應后又得到硝酸，提高原料利用率 檢查裝置氣密性 2 偏大 偏大

【解析】

（1）在有水與空氣下，放置較長時間后，碳酸亞鐵會發生反應：4FeCO3+6H2O+O2=4Fe（OH）3+4CO2，根據方程式左邊質量如何變化； FeCO3是白色固體、Fe（OH）3紅褐色固體；

（2）HCO3-和Fe 2+相互促進水解生成Fe（OH）2和CO2；

（3）根據組合可推知假設3為Fe（OH）2和FeCO3的混合物；

（4）如果白色沉淀的碳酸亞鐵，則硫酸亞鐵和碳酸氫鈉發生復分解反應，為非氧化還原反應，根據元素守恒及產物的穩定性推知反應方程式；

（5）如果生成氫氧化亞鐵，說明煮沸后溶液中不含氧氣；產物Fe（OH）2驗證可通過學生熟悉的顏色變化來設計，向溶液中通入氧氣，根據物質顏色是否變化判斷；
（6）碳酸亞鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和二氧化碳、水，剩余固體為未反應的雜質，則參加反應的m（FeCO3）=（20.0-8.4）g=11.6g，碳酸亞鐵的質量分數= ×100%；

(7) 碳酸亞鐵與硝酸發生氧化還原反應，鐵的產物為+3價，稀硝酸還原產生為NO，NO與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸；

（8）實驗基本操作，裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性；
（9）二氧化碳是酸性氧化物，要除去CO2應該選取溶解性大的堿性溶液；

（10）溫度為300℃時，Fe2O3xH2O失去結晶水（分解溫度為110℃），FeCO3分解為FeO和CO2（分解溫度為282℃），裝置E增重3.6g為水，n（H2O）=0.2mol，根據水分子守恒得n（Fe2O3xH2O）=mol，裝置F增重2.2g為二氧化碳，n（CO2）=0.05mol，根據C原子守恒得n（FeCO3）=0.05mol，0.05molFeCO3質量為：0.05mol×116molL-1=5.8g；則Fe2O3xH2O質量為：25.4g-5.8g=19.6g，mol×（160+18x）molL-1=19.6g，據此計算x值；

（11）若缺少G裝置，F會吸收部分空氣中的水與二氧化碳而增重。

(1)在有水與空氣下，放置較長時間后，碳酸亞鐵會發生反應：，從而使左邊物質質量變大，則指針或偏右；碳酸亞鐵是白色固體、氫氧化鐵是紅褐色固體，所以顏色也由白色變為紅褐色；

(2)和相互促進水解生成和，溶液中產生的氣體為；

(3)根據組合可推知假設3為和；

(4)如果白色沉淀的碳酸亞鐵，則硫酸亞鐵和碳酸氫鈉發生復分解反應，為非氧化還原反應，根據元素守恒及產物的穩定性推知反應方程式為：；

(5)煮沸后冷卻的蒸餾水配制和溶液可以除去水中溶解的氧氣，防止生成的被迅速氧化；而產物驗證可通過學生熟悉的顏色變化來設計，其檢驗方法為向產生白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變為紅褐色，則說明假設2成立；

(6)碳酸亞鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和二氧化碳、水，剩余固體為未反應的雜質，則參加反應的，碳酸亞鐵的質量分數；

(7)碳酸亞鐵與硝酸發生氧化還原反應，鐵的產物為價，稀硝酸還原產生為NO，反應方程式為，NO與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，為防止NO污染空氣，且為提高原料利用率，需循環使用NO；

(8)實驗基本操作，裝配好實驗裝置后，首先要檢查裝置氣密性；

(9)二氧化碳是酸性氧化物，要除去應該選取溶解性大的堿性溶液，要除去最好選擇氫氧化鈉溶液，澄清的石灰水濃度低，堿性弱；

(10)溫度為時，失去結晶水分解溫度為，分解為FeO和分解溫度為，裝置E增重為水，，根據水分子守恒得，裝置F增重為二氧化碳，，根據C原子守恒得，質量為：，則質量為：，，解得；

(11)若缺少G裝置，F會吸收部分空氣中的水與二氧化碳而增重，使測得的偏大，計算所得質量偏小，而計算出的x偏大。