Question

某化学实验室有一瓶黑色固体粉末是纯净物，因试剂瓶标签破损无法确定其成分。为探究M的成分化学兴趣小组同学进行了以下实验，请你参与他的探究：

（设计与实验）取M样品，进行如图1的实验：

（分析与结论）实验操作①的现象是有气泡产生，溶液变为浅绿色。由此现象化学兴趣小组同学推断出M的化学式是______。

实验操作②观察到的现象是先产生白色沉淀，后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀。对此特殊的现象，化学兴趣小组同学充满了好奇心，对此现象进行了实验探究。

（实验质疑）白色沉淀为什么会变成红褐色沉淀？

（查阅资料）（1）是一种白色固体，难溶于水，极易被氧化为。

（2）为红褐色固体，难溶于水，一定条件下可形成为胶体。

（3）胶体是一种较均匀混合物，胶体粒子具有巨大的比表面积，吸附力很强。胶体净水的原理是在水中吸附悬浮固体或色素形成沉淀，从而使水净化。

（实验分析）查阅资料后，小组同学找到了原因，请你写出白色沉淀变成红褐色沉淀的化学反应方程式______。

（继续试验）为了避免被氧化成化学兴趣小组设计了如图2装置。

（1）操作Ⅰ：先打开止水夹，B试管中可以观察到下端管口有大量气泡产生，这样操作的目的是______。

（2）操作Ⅱ：一段时间后夹紧止水夹观察到______，即能在较长时间内观察到生成的白色絮状沉淀。

（拓展延伸）对于中间过程的现象灰绿色，化学兴趣小组同学进行了积极的讨论分析，认为与有类似之处，所以现象中出现灰绿色的原因是______。

Answer

Fe 排出内部残留的空气 A中液体被压入B中 氢氧化亚铁部分氧化后，氢氧化亚铁与氢氧化铁混合形成灰绿色

【解析】

铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢氧化亚铁、水和氧气反应生成氢氧化铁，硫酸亚铁与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠。

[分析与结论]反应后有气泡产生，说明为金属活动性强于氢，溶液颜色为浅绿色，可知溶质为硫酸亚铁，故M为铁，化学式为Fe。

[实验分析]根据题目信息可知，氢氧化亚铁与氧气反应生成氢氧化铁，结合质量守恒定律，反应前后原子个数不变，还需要反应物水参与，则氢氧化亚铁、水和氧气反应生成氢氧化铁，反应的化学方程式为。

[继续实验]（1）铁与稀硫酸反应生成氢气，氢气不溶于溶液，排出试管，将内部残留的空气一起排出，避免剩余的空气氧化氢氧化亚铁，故操作的目的是排出内部残留的空气。

（2）止水夹关闭后，内部气体增多，压强增大，液体被压入管中，进去试管B，此时硫酸亚铁与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠，观察到絮状沉淀，故操作Ⅱ：一段时间后夹紧止水夹观察到A中液体被压入B中。

[拓展延伸]氢氧化亚铁部分氧化生成氢氧化铁，此时为红褐色与白色出现混合，呈现出灰绿色，故现象中出现灰绿色的原因是氢氧化亚铁部分氧化后，氢氧化亚铁与氢氧化铁混合形成灰绿色。