Question

某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验，并对产物的成分进行探究．

提出问题：黑色粉末A可能是什么呢？
查阅资料：小华查阅资料，得到关于铁的氧化物如下信息：

铁的氧化物	Fe2O3	Fe3O4	FeO
颜色	红	黑	黑
物理性质	不能被磁铁吸引	能被磁铁吸引	不能被磁铁吸引
化性质	可溶于酸	常温下不溶于稀酸	可溶于酸，但不生成气体

提出猜想：（1）小明认为黑色粉末A全部是铁粉．为了证明自己的猜想小明设计了如图的实验，该实验中，小明加入的溶液是

硫酸铜溶液

；实验过程中操作Ⅰ是

过滤

这个实验基本操作．
小华根据小明的实验认定小明的猜想是错误的，理由是

加入足量硫酸铜溶液反应后过滤，还有黑色粉末存在

．
（2）小华根据资料提出了自己的两个猜想，请结合所知识补充余下的一个猜想．
猜想①：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成
猜想②：黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成
猜想③：

黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成

实验探究

方案	实验操作	可能的现象	结论
①	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末A全部被吸引	猜想①正确
②	适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正确
③	取适量黑色粉末B，加入足量稀盐酸	黑色粉末B部分溶解	猜想③正确

反思评价：小娟认为方案②中得出的结论不正确，其理由是

含有四氧化三铁时，也发生同样的现象

．
得出结论：黑色粉末A是铁和氧化亚铁的混合物．
小华想测定黑色粉末A中铁的质量分数，设计了如下实验：
取8g黑色粉末A加入50g足量的稀硫酸，充分反应后称量，剩余物质的质量为57.8g，则该黑色粉末A中铁的质量分数是多少？（写出计算过程）

Answer 1

分析：（1）根据有颜色的离子有：铜离子、亚铁离子、铁离子，最后得到的固体中有红色固体（可认为是铜）来进行推测，根据固体与液体分离的方法考虑；根据铁与硫酸铜反应后的产物考虑组成；（2）根据黑色物质的组成可能的情况进行猜测；根据实验的结论和操作再结合查阅资料中的内容反推出实验现象；根据质量的减少量是生成氢气的质量，根据氢气的质量算出铁的质量，再用铁的质量除以铁样品的质量．

解答：解：（1）由黑色粉末A加入足量X溶液得到有色溶液和黑色固体、红色固体，常见的红色固体是铜，根据置换反应可知铁把铜置换出来了，所以加入的溶液是铜的盐溶液，可认为是硫酸铜溶液，硫酸铜与铁反应能生成铜和硫酸亚铁，硫酸亚铁是浅绿色的；把不溶于液体的固体与液体分离的方法是过滤；由于加入的硫酸铜是足量的，所以固体中的铁都能被反应掉，通过检测发现加入硫酸铜后，还有黑色固体不溶物，说明不可能全部为铁，小明认为黑色粉末A全部是铁粉，所以该说法错误；
（2）黑色粉末有：铁粉、四氧化三铁（Fe₃O₄）、氧化亚铁，所以这三种相互组合情况有：黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成、黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成、黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成；因为铁粉能被磁铁吸引，四氧化三铁也能被磁铁吸引，所以如果是这两种物质组成，现象为：黑色粉末A全部被吸引；由于氧化亚铁溶于酸，四氧化三铁不溶于酸，所以加入酸，看黑色固体是否被溶解，如果部分溶解，说明含有四氧化三铁；小娟认为方案②中得出的结论不正确她认为含有四氧化三铁时，也发生同样的现象；
 根据质量的减少量是生成氢气的质量，所以生成氢气的质量为：8g+50g-57.8g=0.2g，设要生成0.2g氢气，需要铁质量为X则：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
         56             2
        X             0.2g
根据：

56

2

=

X

0.2g

解得X=5.6g，则该黑色粉末A中铁的质量分数是

5.6g

8g

×100%=70%．
故答案为：（1）硫酸铜溶液、过滤；加入足量硫酸铜溶液反应后过滤，还有黑色粉末存在
（2）猜想3：黑色粉末A由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成

方案	实验操作	可能的现象	结论
①		黑色粉末A全部被吸引
②
③	取适量黑色粉末B，加入足量稀盐酸 （或者取适量黑色粉末B用磁铁吸引；黑色粉末部分被吸引）	黑色粉末B部分溶解 （黑色粉末B部分被吸引）

反思评价：含有四氧化三铁时，也发生同样的现象
计算：70%

点评：要学会根据实验结论和实验步骤反推实验现象的方法，知道常见的黑色固体，并熟记它们的性质，学会根据查阅资料的信息做题的方法．