Question

【题目】已知某黑色粉末可能是由铁粉、氧化亚铁、四氧化三铁的一种或两种组成,某化学兴趣小组为确定黑色粉末的成分进行了如下探究。

[查阅资料]铁的氧化物均能与稀酸反应,且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。

[方案设计]

实验操作	实验现象	实验结论
实验一:取适量的黑色粉末,用磁铁吸引	______________。	黑色固体粉末中一定不含氧化亚铁
实验二:_______________。	有气泡产生，溶液颜色发生改变	黑色固体一定含有铁粉,可能含有四氧化三铁

[交流反思]为探究黑色粉末是否含有四氧化三铁,小明认为可将实验二的操作改为取适量黑色固体粉末于试管中，加入足量的硫酸铜溶液,当出现_____________时,可证明黑色固体粉末中一定含有铁粉和四氧化三铁。

[继续探究]为探究黑色粉末成分中铁粉和四氧化三铁的质量比,同学进行了如图实验;反应前称取10g黑色粉末加入玻璃管内(玻璃管的质量为50 g) ,先通入一段时间一氧化碳气体,然后点燃酒精灯。

（1）反应前先通入一氧化碳气体再点燃酒精灯，目的是______________。

（2）充分反应后熄灭酒精灯,继续通入一氧化碳,待冷却到室温后停止通入，称量玻璃管和管内固体总质量为58.4g,计算黑色粉末中铁和四氧化三铁的质量比为___________________。

（3）虚线框内的装置的作用是_________________。

Answer 1

【答案】黑色粉末全部被吸引 取适量的黑色粉末，加入足量稀盐酸 有红色固体析出,溶液变为浅绿色，且有黑色固体剩余 将装置内的空气排干净，防止点燃酒精灯后发生爆炸 21:29 收集尾气，避免污染空气

【解析】

[方案设计]

结合[查阅资料]及实验一的操作、结论，可知若黑色粉末全部被磁铁吸引，则黑色固体中一定不含氧化亚铁，因为氧化亚铁不能被磁铁吸引。铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁（浅绿色）和氢气，结合实验二现象及结论，可知实验操作为取适量的黑色粉末，加入足量稀盐酸。

[交流反思]

铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，四氧化三铁不能与硫酸铜反应，据此结合实验结论可知实验现象为有红色固体析出,溶液变为浅绿色，且有黑色固体粉末剩余。

[继续探究]

(1)先通入一段时间一氧化碳气体的目的是将装置内的空气排干净,防止点燃酒精灯后发生爆炸。

(2)根据实验数据可知，参加反应的四氧化三铁中所含氧元素质量为，四氧化三铁中铁、氧元素质量比为，据此可知参加反应的四氧化三铁质量为,则黑色粉末中铁的质量为，即黑色粉末中铁和四氧化三铁的质量比为。

(3)一氧化碳有毒，会污染空气，需进行尾气处理，虚线框中装置的作用是收集尾气，避免污染空气。