Question

1．某化學研究性學習小組通過查閱資料知：Fe₂O₃有可能被H₂還原為Fe₃O₄．為此他們用磁鐵吸出H₂還原Fe₂O₃得到的黑色粉末X．進行如下研究：
（1）甲同學認為X能被磁鐵吸附，因此X是鐵．甲同學的結論可靠嗎？為什么？不可靠，因為磁鐵礦也有磁性，能被磁鐵吸引．
（2）乙同學：取少量X放入裝有足量硫酸銅溶液的燒杯中，充分振蕩后靜置發(fā)現有少量紅色物質析出，過濾后將濾渣加入到鹽酸中，稍后向所得溶液滴加2滴KSCN溶液，溶液出現紅色．
滴加KSCN溶液的目的是：檢驗三價鐵離子，進而驗證四氧化三鐵存在．
（3）丙同學的實驗方案：

①加入H₂O₂時反應的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，操作Z是過濾，灼燒沉淀時所用儀器的名稱是坩堝．
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n（Fe₃O₄）=0.01mol、n（Fe）=0.01mol．

Answer 1

分析 （1）根據Fe、Fe₃O₄能被磁鐵吸附來回答；
（2）取少量X放入裝有足量硫酸銅溶液的燒杯中，鐵和硫酸銅反應生成亞鐵離子，四氧化三鐵和硫酸銅不反應，有少量紅色物質析出為置換出的銅，過濾后將濾渣加入到鹽酸中，銅和鹽酸不反應，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；
（3）①黑色粉末加入過量鹽酸溶解后，加入加入H₂O₂時，亞鐵離子被氧化成鐵離子，加入足量氨水沉淀離子，操作Z是過濾、洗滌得到沉淀，灼燒沉淀在坩堝內燒制；
②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：不可靠，因為磁鐵礦也有磁性，能被磁鐵吸引；
（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：檢驗三價鐵離子，進而驗證四氧化三鐵存在；
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，加入加入H₂O₂溶液與二價鐵離子發(fā)生氧化還原反應，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，加入足量堿離子全部沉淀，操作Z是過濾、洗滌得到沉淀，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；
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；過濾；坩堝；
②發(fā)生Fe+Fe₃O₄$\stackrel{足量鹽酸}{→}$FeCl₂、FeCl₃$\stackrel{H_{2}O_{2}}{→}$Fe³⁺$\stackrel{足量堿}{→}$Fe（OH）₂ Fe（OH）₃$\stackrel{灼燒恒重}{→}$Fe₂O₃；依據反應過程中鐵元素守恒，3.2gFe₂O₃物質的量=$\frac{3.2g}{160g/mol}$=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，題目難度中等．