Question

3．小紅為大家做了一個“燃紙成鐵”的趣味實驗．將一張濾紙（組成元素為C、H、O）用FeCl₃濃溶液潤濕，在酒精燈上烘干后點燃，濾紙變黑、紅熱，最終生成黑褐色物質．小紅告訴大家：黑褐色物質中含有鐵單質．
【提出問題】黑褐色物質中真的含有鐵單質嗎？
【探究過程】
（1）小紅先從反應物分析，因為反應物中含有鐵元素所以反應后可能生成鐵單質．
（2）為獲得實驗證據，小紅做了實驗1．
實驗1：將黑褐色物質放入稀鹽酸中，發現有連續微小氣泡產生．若黑褐色物質中含有鐵單質，則反應的化學方程式為Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（3）小明提出疑問：由反應物的組成分析，能與稀鹽酸反應產生氣泡的物質不一定是鐵單質，還可能是碳酸亞鐵或者碳酸鐵．小紅通過查閱資料得知，在高溫條件下不可能生成此類物質．
（4）小明仍有疑問：實驗1中產生的氣泡也可能是濾紙碳化后吸附的空氣．
為此，小紅又做了實驗1的對比實驗：將黑褐色物質放入蒸餾水中觀察到有微小氣泡產生但很快停止．證明實驗1中的連續氣泡確實是由鐵單質與稀鹽酸反應產生的．
（5）為進一步證明黑褐色物質中有鐵單質，小紅選擇了某鹽溶液又做了實驗2．
實驗2：將黑褐色物質放入硫酸銅溶液中，觀察到黑褐色物質表面有紅色固體產生也能證明黑褐色物質中有鐵單質．
【得出結論】通過以上探究，證明黑褐色物質中確實含有鐵單質．

Answer 1

分析 【探究過程】（1）根據質量守恒定律來進行解答；
（2）根據鐵和鹽酸反應的化學方程式進行解答；
（3）根據鹽酸的性質可以知道，碳酸鹽也可以和鹽酸反應生成氣體，可以據此解答；
（4）若濾紙碳化后吸附了空氣，則在水中也能產生氣泡，所有可以將該黑褐色固體加入蒸餾水中，觀察氣泡的持續性，即可完成判斷；
（5）實驗2：根據鐵單質和硫酸銅溶液的反應生成紅色的銅，現象較明顯，可以據此來進行解答；

解答 解：【探究過程】（1）根據質量守恒定律可以知道，反應前后元素的種類不變，由于反應物中含有鐵元素，所以可能生成鐵單質；
（2）鐵和鹽酸反應生成了氫氣和氯化亞鐵，其反應的化學方程式為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（3）由于反應物中含碳元素和氧元素，而碳酸鹽也能和鹽酸反應生成氣體，故該固體中可能含有碳酸亞鐵或者碳酸鐵；
（4）若濾紙碳化后吸附了空氣，則在水中也能產生氣泡，所有可以將該黑褐色固體加入蒸餾水中進行驗證；
（5）實驗2：鐵的活動性比銅強，可以和硫酸銅溶液的反應生成銅，而銅為紅色固體，所以可以將該黑褐色固體加入硫酸銅溶液中，若觀察到黑褐色物質表面有紅色固體產生，則說明含有鐵；
故答案為：【探究過程】（1）反應物中含有鐵元素；
（2）Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（3）碳酸亞鐵或者碳酸鐵；
（4）將黑褐色物質放入蒸餾水中；
（5）硫酸銅；黑褐色物質表面有紅色固體產生；

點評 解答這類題目時，首先，賞析問題情景，找到實驗探究的反應原理；再根據實驗的反應原理，利用所取的樣品進行實驗探究，分析推斷出該物質的組成成分即可；注意物質的性質的應用．