Question

小明在登山的过程中发现山上的岩石是红色的,他根据所学知识猜测岩石中可能含有氧化铁,为了验证猜想并测定其含量,小明进行了以下探究：

（查阅资料）

①一定温度下,CH₄可将Fe₂O₃还原为单质铁,若温度控制不当,还可生成少量的Fe₃O₄。

②单质铁和Fe₃O₄均能被磁铁吸引

（实验探究）

(1)小明利用A装置进行实验。在点燃酒精喷灯之前先通入一段时间CH₄,目的是______。

(2)小明将A装置中得到的固体经过水洗、过滤、干燥处理后,再通过B装置进行实验观察到仪器a中的现象为______________________。从而得出了岩石中含有氧化铁的结论。

(3)小明将反应后的B装置冷却到室温,根据量筒内水的体积V(产生气体的体积),通过有关计算求出了岩石中氧化铁的质量分数。

（评价反思）

实验后小明经过认真反思,认为：

(1)在实验中对甲烷的使用没有“物尽其用”,请你给出一条合理建议:________。

(2)若B装置的固体含有一定量的Fe₃O₄,则会导致测得的岩石中氧化铁的质量分数比实际含量_______(填“偏高”、“偏低”或“不变”),请你利用处理后的固体、CuSO₄溶液、磁铁等试剂及用品,结合资料所给信息,设计实验证明是否含有Fe₃O₄：____________。

Answer

排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸 液面下降 把没有反应的甲烷收集起来 不变 取少量固体于玻璃片上，利用磁铁充分吸引，把吸引出的固体于试管中，加入足量硫酸铜溶液，固体部分溶解，说明固体中含有四氧化三铁(或用磁铁对得到的固体进行实验；如果得到的固体部分能被磁铁吸引，则含；反之，则不含)

【解析】

【实验探究】(1)小明利用A装置进行实验。在点燃酒精喷灯之前先通入一段时间CH4，目的是排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸；(2)小明将A装置中得到的固体经过水洗、过滤、干燥处理后，再通过B装置进行实验，观察到仪器a中的现象为水面下降，说明反应生成了氢气，氢气是由铁和盐酸反应生成的，进一步说明岩石中含有氧化铁的结论；【评价反思】(1)在实验中对甲烷的使用没有“物尽共用”，这是因为甲烷通过装置时，一部分没有反应，应该把没有反应的甲烷收集起来，以备后用；(2)若B装置的固体含有一定量的Fe3O4，则四氧化三铁和盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水，对生成氢气的体积没有影响，不影响测得的岩石中氧化铁的质量分数大小；实验方案：取少量固体于玻璃片上，利用磁铁充分吸引，把吸引出的固体于试管中，加入足量硫酸铜溶液，固体部分溶解，说明固体中含有四氧化三铁(或用磁铁对得到的固体进行实验；如果得到的固体部分能被磁铁吸引，则含；反之，则不含)。