Question

【題目】某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組用CO還原Fe2O3，并在實驗結(jié)束后用磁鐵吸出生成的黑色粉末X進行探究。

[探究目的] 分析黑色粉末X的組成，并進行相關(guān)實驗。

[查閱資料]

①CO還原Fe2O3的實驗中若溫度不同、受熱不均時會生成Fe3O4，也能被磁鐵吸引。

②Fe3O4＋8H+=2Fe3+＋Fe2+＋4H2O

③Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O

④3Fe3O4＋28HNO3(稀)=9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O

[實驗探究]

I．定性檢驗

編號	實驗操作	實驗現(xiàn)象
①	取少量黑色粉末X放入試管1中，注入濃鹽酸，微熱	黑色粉末逐漸溶解，溶液呈黃綠色；有氣泡產(chǎn)生
②	向試管1中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩	溶液出現(xiàn)血紅色
③	另取少量黑色粉末X放入試管2中，注入足量硫酸銅溶液，振蕩，靜置	有極少量紅色物質(zhì)析出，仍有較多黑色固體未溶解

（1）實驗③發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。

（2）上述實驗說明黑色粉末X中含有_______________________________。

II．定量測定

根據(jù)下圖所示的實驗方案進行實驗并記錄數(shù)據(jù)：

（1）操作Z的名稱是_________。

（2）通過以上數(shù)據(jù)，得出13.12g黑色粉末X中各成分的物質(zhì)的量為_________。

（3）若溶液Y的體積仍為200mL，則溶液Y中c(Fe3+)＝________mol/L。

Answer 1

【答案】Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu Fe和Fe3O4 過濾 Fe ：0.11mol Fe3O4：0.03mol 1

【解析】

I．（1）極少量紅色物質(zhì)為銅，該反應(yīng)為鐵粉和硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，發(fā)生了金屬的置換反應(yīng)，離子方程式為Fe+Cu2+=Fe2++Cu；（2）鐵能和鹽酸反應(yīng)生成氣體，且鐵和銅離子發(fā)生置換反應(yīng)生成紅色的銅，據(jù)此現(xiàn)象判斷存在鐵；Fe3+能使KSCN溶液呈現(xiàn)血紅色，這是Fe3+的特征反應(yīng)，據(jù)此判斷Fe3O4的存在．故黑色粉末X為Fe3O4和Fe的混合物；

Ⅱ．（1）通過加硝酸溶解和足量的氫氧化鈉溶液，生成了氫氧化鐵沉淀，因此操作Z為過濾；

（2）紅棕色固體為氧化鐵，16g氧化鐵中含有鐵原子的物質(zhì)的量為16g÷160g/mol×2=0.2mol，設(shè)13.12g混合固體中鐵的物質(zhì)的量為xmol，Fe3O4的物質(zhì)的量為ymol，則

①x+3y=0.2mol②56x+232y="13.12" 兩式聯(lián)立求得x=0.11mol，y=0.03mol，故答案為Fe：0.11mol、Fe3O4：0.03mol；（3）通過（2）中計算可知鐵離子的物質(zhì)的量為0.2mol，因此c（Fe3+）=0.2mol/0.2L=1mol/L。