Question

纳米零价铁（单质铁）在环保领域应用广泛，以菱铁矿（主要成分为FeCO₃，不考虑杂质）为原料，制备纳米零价铁的反应为：。反应一段时间后，某学习小组对剩余固体的成分进行探究。

（提出问题）剩余固体的成分是什么？

（做出猜想）剩余固体的成分：

猜想一：Fe

猜想二：FeCO₃

猜想三：_____

（实验探究）该学习小组利用下图装置，对剩余固体成分进行探究，实验操作及现象如下。回答下列问题。

（1）装置C中浓硫酸的作用是________。

（2）向装置A中加入稀硫酸后，A中产生气泡且溶液变为浅绿色，小芳同学判断猜想一正确，小刚同学认为小芳的判断不合理，理由是：_______。

（3）装置B中溶液变浑浊，说明________。

（4）观察到装置D中黑色粉末变红色，反应的化学方程式是________。

（实验结论）猜想____正确

（反思交流）如果将装置E去掉，_______（填“能”或“不能”）验证剩余固体中含有Fe，理由是_________。

Answer

Fe、FeCO3（或铁、碳酸亚铁） 做干燥剂（或干燥气体或除去气体中的水分） FeCO3与稀硫酸反应也能产生气泡且溶液变为浅绿色（或） 剩余固体中含有FeCO3（或装置A中产生了二氧化碳） 三 能 可以根据装置D中黑色粉末变红色来判断

【解析】

[做出猜想]

碳酸亚铁完全反应则剩余固体为铁，碳酸亚铁没有反应则剩余固体为碳酸亚铁，碳酸亚铁部分反应，则剩余固体为铁和碳酸亚铁，故猜想三为：Fe、FeCO3（或铁、碳酸亚铁）；

（1）浓硫酸具有吸水性，在实验装置中用做干燥剂（或干燥气体或除去气体中的水分）；

（2）装置A中可能有剩余的碳酸亚铁或者铁和碳酸亚铁的混合物。碳酸亚铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁（浅绿色）、二氧化碳（有气泡）、水，向装置A中加入稀硫酸后产生气泡且溶液变为浅绿色并不能说明固体就是铁，因此小芳的判断不合理；

（3）装置B中盛放的试剂是澄清石灰水，变浑浊，说明装置A中产生了二氧化碳，而只有碳酸亚铁能与稀硫酸反应产生二氧化碳，说明剩余固体中含有FeCO3；

（4）装置D中黑色氧化铜粉末变红色，说明产生氢气和氧化铜反应生成铜和水，反应的化学方程式是：；

[实验结论]

由（3）（4）问可知剩余固体和稀硫酸反应产生了二氧化碳和氢气，说明剩余固体中有碳酸亚铁和铁，即猜想三正确；

[反思交流]

将装置E去掉能验证剩余固体中含有Fe，这是因为剩余固体中含有铁就会和稀硫酸反应产生氢气，氢气可以和氧化铜（黑色）在加热条件下反应生成铜（红色）和水，可以根据装置D中黑色粉末变红色来判断氢气的生成，进而判断出铁的存在。