Question

下載：
某化學興趣小組有一次活動的內容是：對一包鐵礦石粉末的組成進行探究，請你參與并回答有關問題．
[教師提醒]它由菱鐵礦（FeCO₃）、赤鐵礦（Fe₂O₃）、磁鐵礦（Fe₃O₄）三種固體粉末中的一種或兩種組成．
[提出猜想]試樣粉末主要成分可能有：①只是FeCO₃、②只是Fe₂O₃、③只是Fe₃O₄、④FeCO₃和Fe₂O₃、⑤FeCO₃和Fe₃O₄、⑥Fe₂O₃和Fe₃O₄．
[查閱資料]（1）FeCO₃受熱易分解FeCO₃

△   .

FeO+CO₂↑，常溫與可鹽酸反應放出CO₂：FeCO₃+2HCl=FeCl₂+CO₂↑+H₂O，
（2）鐵礦石粉末中的雜質不參加反應．
[探究思路]先利用物質的性質不同設計實驗探究其成分，然后再選擇適當的試劑和方法通過實驗測定其含量．（裝置內空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計）
[實驗探究]
（1）取適量試樣粉末裝入試管中，加入適量的鹽酸，沒有氣泡產生，從而排除猜想中的

①④⑤

（填猜想中的序號）．
（2）為進一步確定試樣粉末的組成，稱取該粉末10.0g裝入硬質玻璃管中，在通風廚按如圖進行實驗．

開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，仍繼續通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應前后稱量相關裝置和物質的總質量，其數據如下表：

	反應前	反應后
a管	玻璃管和試樣粉末的總質量為70.0g	玻璃管和固體物質的總質量為67.6g
b瓶	洗氣瓶和所盛溶液的總質量為200.0g	洗氣瓶和瓶中物質的總質量為206.6g

[交流討論]
（3）為了防止溶液倒吸，本實驗最后停止加熱前是否需要先斷開裝置中a和b的連接處？

不需要

（填需要或不需要），理由是

因為一直通入CO氣體，B中溶液不會倒吸到A裝置中

．
（4）b裝置中可能會發生多個化學反應，任寫出其中1個反應的化學方程式：

CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O

．
[反思評價]
（5）本實驗的尾氣是否需處理？如需處理，請回答如何處理，如不需處理，請說明理由：

需要；在b裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉

．
（6）通過計算確定，該鐵礦石試樣的主要成分，指出哪個猜想是正確的（已知鐵礦石的純度為80.0%）．
解：

Answer 1

分析：（1）根據鹽酸會和碳酸亞鐵反應放出二氧化碳進行解答；
（3）根據在反應中一直通入CO氣體直至冷卻，B中溶液不會倒吸到A裝置中進行解答；
（4）根據二氧化碳和氫氧化鈣溶液或者是氫氧化鈉溶液反應進行解答；
（5）根據CO有毒，排放到空氣中會污染大氣進行解答；
（6）根據a試管中減少的質量為混合物中元素的質量進行解答．

解答：解：（1）鹽酸會和碳酸亞鐵反應放出二氧化碳，加入適量的鹽酸，沒有氣泡產生，說明一定沒有碳酸亞鐵，所以①④⑤可以排除；
（3）在反應中一直通入CO氣體直至冷卻，B中溶液不會倒吸到A裝置中，所以不需要先斷開裝置中a和b的連接；
（4）二氧化碳和氫氧化鈣溶液或者是氫氧化鈉溶液反應，反應的化學方程式分別為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O或2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（5）CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，所以需要尾氣處理，在b裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉；
（6）a試管中減少的質量為混合物中元素的質量，混合物中氧元素的質量=70.0g-67.6g=2.4g，所以該混合物中氧元素的質量分數為：

2.4g

10.0g

×100%=24%．
如果是只是Fe₂O₃混合物中氧元素的質量分數=80%×

56×2

56×2+16×6

×100%=24%，所以正好和該混合物中氧元素的質量分數相同，故猜想②正確．
故答案為：（1）①④⑤；
（3）不需要；因為一直通入CO氣體，B中溶液不會倒吸到A裝置中；
（4）CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（5）需要；在b裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉；
（6）猜想②正確．

點評：此類題目主要對煉鐵的實驗原理、實驗現象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實驗分析與評價等方面進行考查．熟練掌握該實驗的反應原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關鍵．