Question

某学校研究性学习小组，以某工厂生产过程中产生的废弃物“红色铁泥”为研究对象，探究红色物质的成分，请你参与他们的活动．[小组讨论]同学们对“铁泥”中所含红色物质作了如下猜想：甲同学：红色物质是铜； 乙同学：红色物质是氧化铁；
丙同学：红色物质是氢氧化铁；丁同学：红色物质是氧化铁和氢氧化铁
[资料在线]①该厂“红色铁泥”主要是生产过程中使用铁触媒（一种催化剂）后的废弃物，
除红色物质外，还含有通常不与酸、碱、氧气反应及受热不发生分解的物质；
②氢氧化铁受热时，会分解产生氧化铁和水．
[实验验证]为验证上述四位同学的猜想，小明、小红两位同学进行了如下实验：小明取一定量“红色铁泥”样品，加入稀硫酸，观察到有黄色溶液产生，于是得出“乙同学的猜想成立”的结论；
小红同学按下列顺序进行实验：先取适量已晒干的“红色铁泥”，称量其质量为m₁g；
再将“红色铁泥”置于坩埚中充分加热并在干燥器中冷却后，称量其质量为m₂g．
[问题讨论]请回答下列问题：（1）其他同学一致认为，小明同学得出的“乙同学的猜想成立”的结论不合理，理由是______；
（2）针对小红同学的实验操作及测定的两个数据，进行分析：
①若甲同学的猜想成立，则实验中反应的化学方程式为______ 2CuO

Answer

本题探究物质的组成，主要利用物质的化学性质．
[问题讨论]（1）溶液中有Fe3+存在，就显黄色，氧化铁和氢氧化铁都能和硫酸反应，生成Fe3+
（2）若为铜，则是铜在加热时与空气中的氧气反应；加热质量不变，说明是氧化铁．
应用之一：（1）主要有三个反应，氢氧化铁和盐酸反应、三氯化铁和氢氧化钠反应、氢氧化铁的加热分解
（2）固体和含Fe3+的溶液分离，要采用过滤操作
（3）若纯度不高，由元素守恒，可能有损失的铁，则原因可能为红褐色固体加热不充分或操作a得到的溶液X不澄清等．
应用之二：（1）A中反应产物有二氧化碳、一氧化碳、水，在D中要CO还原氧化铁，并进行成分计算，所以要排除A中产生的二氧化碳和水
（2）为确保氧化铁被完全反应，CO过量，有毒不能排放在空气中，要增添尾气处理装置
（3）CO不纯，点燃可能会引起爆炸，应让CO充满整个装置，所以要先让A中反应发生，结束时为防止铁被氧化，要继续通一会CO，所以要先停止D加热
（4）装置与外界空气相通，氢氧化钠溶液易吸收空气中CO2
（5）样品中氧化铁的质量可由表中甲组数据计算；铁红的纯度用氧化铁质量和样品质量来求
【解析】
[问题讨论]（1）因为氢氧化铁和氧化铁都能和硫酸反应，形成黄色溶液，故答案为：氢氧化铁也能和硫酸反应，形成黄色溶液
（2）铜能与氧气加热反应，而氧化铁不反应，故答案为：2Cu+O22CuO；乙
应用之一：（1）Fe（OH）3+3HCl=FeCl3+3H2O（任写一个）
（2）因为固体和液体分离要用过滤操作，故答案为：漏斗
（3）纯度不高，说明铁没有完全转化到最终产物，故答案为：红褐色固体加热不充分（或操作a得到的溶液X不澄清等）
应用之二：（1）A中反应产物有二氧化碳、一氧化碳、水，要净化、除杂，故答案为：除去一氧化碳中含有的二氧化碳、干燥一氧化碳
（2）CO有毒，过量气体不能排放在空气中，故答案为：在装置E后增添尾气处理装置（在装置E后或放一盏燃着的酒精灯；或在装置E后连接排水法收集气体的装置；或在装置E后套上气球或气囊）
（3）CO不纯，点燃可能会引起爆炸，还原结束要防止铁被氧化，故选A、先
（4）空气中的二氧化碳也一起被E中溶液吸收，故答案为：装置E中的氢氧化钠溶液吸收了空气中的二氧化碳
（5）设样品中氧化铁的质量为X，由表中甲组数据
Fe2O3～3O
160   48
X   （60-57.6）g
160：48=X：（60-57.6）g
解得：X=8g
纯度为：×100%=80%
答：其纯度为80%