Question

已知Fe₂O₃與H₂反應會因溫度不同而可能生成Fe₃O₄．興趣小組在用H₂還原Fe₂O₃的實驗中，用磁鐵吸出生成的黑色粉末X．為探究X的組成，他們進行了如下實驗．
（1）甲同學認為黑色粉末能被磁鐵吸附，因此X是鐵．但乙同學不同意他的結論，原因是

 

．
（2）乙同學：先將少量黑色粉末X放入裝有足量硫酸銅溶液燒杯中，振蕩，固體部分溶解，有極少量紅色物質析出，過濾；然后向濾渣加入鹽酸，滴加幾滴KSCN溶液，溶液出現血紅色．通過現象分析，丙同學得出X的組成是Fe和Fe₃O₄．
①滴加KSCN溶液的目的是：

 

②若在粉末X直接加入鹽酸、KSCN溶液，溶液不出現血紅色．不出現血紅色的原因是（用離子方程式表示）

 

．
（3）丁同學的實驗方案：

①操作Z是

 

．
②通過以上數據，得出2.88g黑色粉末X中各成分的物質的量為

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）根據Fe、Fe₃O₄能被磁鐵吸附來回答；
（2）①四氧化三鐵可以和鹽酸反應，鐵離子遇到硫氰化鉀顯示血紅色；
②金屬鐵可以和鐵離子之間發生反應生成亞鐵離子；
（3）黑色粉末加入過量鹽酸溶解后，加入足量氨水沉淀離子，加入足量氫氧化鈉保證堿性環境下離子全部沉淀，操作Ⅱ是過濾、洗滌得到沉淀，放在坩堝內灼燒制恒重得到紅褐色固體為氧化鐵；依據反應的化學方程式，結合鐵元素守恒計算判斷．

解答： 解：（1）黑色粉末能被磁鐵吸附，Fe、Fe₃O₄能被磁鐵吸附，故不能由此確定X就是鐵單質，故答案為：Fe₃O₄能被磁鐵吸附；
（2）①滴加幾滴KSCN溶液，溶液出現血紅色，可以證明存在Fe³⁺，進而證明黑色固體中含有四氧化三鐵，確認Fe₃O₄的存在，故答案為：檢驗是否存在Fe³⁺，確認Fe₃O₄的存在；
 ②X的組成是Fe和Fe₃O₄，向其中加入鹽酸，Fe₃O₄溶于其中得到氯化鐵溶液會和金屬鐵之間反應得到氯化亞鐵，即Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不會使KSCN變色，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（3）①流程是黑色粉末加入過量鹽酸溶解后，加入足量氨水沉淀離子，加入足量氫氧化鈉保證堿性環境下離子全部沉淀，操作Ⅱ是過濾、洗滌得到沉淀，故答案為：過濾、洗滌；
②流Fe+Fe₃O₄

足量鹽酸

FeCl₂、FeCl₃

足量氨水、氫氧化鈉

Fe（OH）₂ Fe（OH）₃

灼燒恒重

Fe₂O₃；依據反應過程中鐵元素守恒，3.2gFe₂O₃物質的量=

3.2g

160g/mol

=0.02mol；設鐵物質的量為X，四氧化三鐵物質的量為Y，得到：56X+232Y=2.88，X+3Y=0.02×2，解方程得到X=0.01mol；Y=0.01mol；
即n（Fe₃O₄）=0.01mol；n（Fe）=0.01mol．
故答案為：n（Fe₃O₄）=0.01mol、n（Fe）=0.01mol．

點評：本題考查了探究物質組成，測定物質含量的定量實驗操作和實驗設計，主要考查鐵及其化合物的性質應用，實驗基本操作的分析判斷，實驗現象的推斷和應用，元素守恒的計算應用，綜合性較強，題目難度大．