Question

菱铁矿主要成分是是炼铁的原料．已知为白色固体，不溶于水，在干燥空气中稳定，潮湿环境中需较长时间被氧化为．

I.甲同学取一定量碳酸亚铁固体于烧杯中，加入足量水，将烧杯放置在天平左盘上，向右盘放入砝码至天平平衡．放置较长时间后不考虑水分蒸发，观察到天平的指针会______填“偏左”、“偏右”、“不发生偏转”；放置过程中还可观察到的实验现象为______．

乙同学设计图1所示的装置制备和溶液均用经煮沸后冷却的蒸馏水配制，并在溶液中加入少量铁粉滴加溶液后观察到试管中出现白色沉淀，同时有大量无色气体生成．

产生的气体是______ 填分子式．

丙同学对白色沉淀的成分提出异议，并做出如下假设，请补充完成假设3：

假设1：白色沉淀是；

假设2：白色沉淀是；

假设3：白色沉淀是______．

若假设1成立，写出有关反应的化学方程式：______．

若假设2成立，说明用经煮沸后冷却的蒸馏水配制和溶液的目的是______．请设计一个实验方案验证假设2成立，写出实验步骤、预期现象和结论，实验所需仪器和药品自选． ______．

现取菱铁矿，向其中加入足量稀硫酸，充分反应，测得固体质量与所加稀硫酸的质量关系如图2所示．假设菱铁矿中杂质不参加反应，且难溶于水．

菱铁矿中的质量分数为______

若将稀硫酸改成1mol ，则该反应的离子方程式为______将反应逸出的气体与一定量的混合循环通入反应液中，目的是______．

某铁锈成分为和为确定其组成，兴趣小组称取此铁锈样品，在科研人员的指导下用图3装置进行实验．

（查阅资料）

①失去结晶水温度为，在分解为FeO和．

②温度高于时铁的氧化物才能被CO还原．

装配好实验装置后，首先要______．

装置A中的反应为： 草酸)  通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶B中应盛放______选填序号．

浓硫酸        澄清的石灰水      氢氧化钠溶液

现控制D装置中的温度为对铁锈进行热分解，直至D装置中剩余固体质量不再变化为止，冷却后装置E增重，装置F增重．则样品中的质量______g，______．

若缺少G装置，测得的______选填“偏大”、“偏小”、“不变”，下同，x的值会______．

Answer

偏右 白色固体变成红褐色固体或产生气泡 和 除去水中溶解的氧气，防止生成的被迅速氧化 向产生白色沉淀的试管中通入空气，若白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，则说明假设2成立 减少环境污染，NO跟、反应后又得到硝酸，提高原料利用率 检查装置气密性 2 偏大 偏大

【解析】

（1）在有水与空气下，放置较长时间后，碳酸亚铁会发生反应：4FeCO3+6H2O+O2=4Fe（OH）3+4CO2，根据方程式左边质量如何变化； FeCO3是白色固体、Fe（OH）3红褐色固体；

（2）HCO3-和Fe 2+相互促进水解生成Fe（OH）2和CO2；

（3）根据组合可推知假设3为Fe（OH）2和FeCO3的混合物；

（4）如果白色沉淀的碳酸亚铁，则硫酸亚铁和碳酸氢钠发生复分解反应，为非氧化还原反应，根据元素守恒及产物的稳定性推知反应方程式；

（5）如果生成氢氧化亚铁，说明煮沸后溶液中不含氧气；产物Fe（OH）2验证可通过学生熟悉的颜色变化来设计，向溶液中通入氧气，根据物质颜色是否变化判断；
（6）碳酸亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和二氧化碳、水，剩余固体为未反应的杂质，则参加反应的m（FeCO3）=（20.0-8.4）g=11.6g，碳酸亚铁的质量分数= ×100%；

(7) 碳酸亚铁与硝酸发生氧化还原反应，铁的产物为+3价，稀硝酸还原产生为NO，NO与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸；

（8）实验基本操作，装配好实验装置后，首先要检查装置气密性；
（9）二氧化碳是酸性氧化物，要除去CO2应该选取溶解性大的碱性溶液；

（10）温度为300℃时，Fe2O3•xH2O失去结晶水（分解温度为110℃），FeCO3分解为FeO和CO2（分解温度为282℃），装置E增重3.6g为水，n（H2O）=0.2mol，根据水分子守恒得n（Fe2O3•xH2O）=mol，装置F增重2.2g为二氧化碳，n（CO2）=0.05mol，根据C原子守恒得n（FeCO3）=0.05mol，0.05molFeCO3质量为：0.05mol×116mol L-1=5.8g；则Fe2O3•xH2O质量为：25.4g-5.8g=19.6g，mol×（160+18x）mol∙L-1=19.6g，据此计算x值；

（11）若缺少G装置，F会吸收部分空气中的水与二氧化碳而增重。

(1)在有水与空气下，放置较长时间后，碳酸亚铁会发生反应：，从而使左边物质质量变大，则指针或偏右；碳酸亚铁是白色固体、氢氧化铁是红褐色固体，所以颜色也由白色变为红褐色；

(2)和相互促进水解生成和，溶液中产生的气体为；

(3)根据组合可推知假设3为和；

(4)如果白色沉淀的碳酸亚铁，则硫酸亚铁和碳酸氢钠发生复分解反应，为非氧化还原反应，根据元素守恒及产物的稳定性推知反应方程式为：；

(5)煮沸后冷却的蒸馏水配制和溶液可以除去水中溶解的氧气，防止生成的被迅速氧化；而产物验证可通过学生熟悉的颜色变化来设计，其检验方法为向产生白色沉淀的试管中通入空气，若白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，则说明假设2成立；

(6)碳酸亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和二氧化碳、水，剩余固体为未反应的杂质，则参加反应的，碳酸亚铁的质量分数；

(7)碳酸亚铁与硝酸发生氧化还原反应，铁的产物为价，稀硝酸还原产生为NO，反应方程式为，NO与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，为防止NO污染空气，且为提高原料利用率，需循环使用NO；

(8)实验基本操作，装配好实验装置后，首先要检查装置气密性；

(9)二氧化碳是酸性氧化物，要除去应该选取溶解性大的碱性溶液，要除去最好选择氢氧化钠溶液，澄清的石灰水浓度低，碱性弱；

(10)温度为时，失去结晶水分解温度为，分解为FeO和分解温度为，装置E增重为水，，根据水分子守恒得，装置F增重为二氧化碳，，根据C原子守恒得， 质量为：，则质量为：， ，解得；

(11)若缺少G装置，F会吸收部分空气中的水与二氧化碳而增重，使测得的偏大，计算所得质量偏小，而计算出的x偏大。