Question

19．鋁和氧化鐵在一定條件下可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到固體混合物M．對M進行如下實驗：

（1）第①步過濾操作中需要用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒
（2）第①步中洗滌沉淀的操作為將沉淀置于過濾器中，用玻璃棒向過濾器中引入蒸餾水至沒過沉淀，待水自然流下，重復(fù)操作2～3次，直到洗凈
（3）使用試劑Y的目的是避免可能存在的金屬單質(zhì)鋁對實驗的干擾，該反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑
（4）某化學(xué)興趣小組對有色溶液X中鐵元素的價態(tài)進行探究．
Ⅰ．提出合理假設(shè)
假設(shè)1：X中鐵元素的價態(tài)只有+3價
假設(shè)2：X中鐵元素的價態(tài)只有+2價
假設(shè)3：
Ⅱ．實驗探究
①甲同學(xué)設(shè)計的方案為：取少量有色溶液X于試管中，滴加適量6mol/L HNO₃，再滴加20%KSCN溶液后溶液變?yōu)榧t色，該方案不能（填“能”或“不能”）證明鐵元素的價態(tài)為+3價．
②請你設(shè)計方案證明假設(shè)2正確，將相關(guān)實驗操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論填寫在表中（表格可以不填滿，也可以補充）．
限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾；
有色溶液X、3mol/L H₂SO₄溶液、6mol/L HNO₃溶液、NaOH稀溶液、0.01mol/L KMnO₄酸性溶液、0.1mol/L KI溶液、3%H₂O₂溶液、20%KSCN溶液、蒸餾水．

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
（1）取少量有色溶液X于試管中，滴幾滴0.01mol/L KMnO4酸性溶液	KMnO4酸性溶液的紫紅色褪去，則說明溶液X中鐵元素的價態(tài)含+2價．
（2）取少量有色溶液X于試管中，滴加20%KSCN溶液	溶液不變?yōu)榧t色，則說明X中鐵元素的價態(tài)不含+3價，結(jié)合實驗（1）的結(jié)論得出X中鐵元素的價態(tài)只有+2價．
空	空

Answer 1

分析 鋁和氧化鐵在一定條件下可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到固體混合物M，加入足量試劑Y為氫氧化鈉溶液溶解可能存在的鋁和生成的氧化鋁，過濾、洗滌、干燥得到鐵，加入足量稀硫酸得到硫酸亞鐵淺綠色溶液X，
（1）第①步過濾操作需要結(jié)合實驗裝置和操作規(guī)程分析需要的玻璃儀器；
（2）沉淀的洗滌操作同過濾操作，即將沉淀置于過濾器中，加蒸餾水剛好浸沒沉淀，待水自然流下，重復(fù)2到3次；
（3）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（4）Ⅰ、鐵元素常見價態(tài)為+2價和+3價，結(jié)合猜想回答；
Ⅱ、①取少量有色溶液X于試管中，滴加適量6mol/L HNO₃，再滴加20%KSCN溶液后溶液變?yōu)榧t色，原溶液則所含離子可能為亞鐵離子或鐵離子或二者混合物；
②假設(shè)2：X中鐵元素的價態(tài)只有+2價，設(shè)計方案證明假設(shè)2正確，可以利用高錳酸鉀溶液褪色設(shè)計，也可以利用KSCN溶液遇到亞鐵離子不變紅色，加入過氧化氫溶液變紅色設(shè)計．

解答 解：鋁和氧化鐵在一定條件下可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到固體混合物M，加入足量試劑Y為氫氧化鈉溶液溶解可能存在的鋁和生成的氧化鋁，過濾、洗滌、干燥得到鐵，加入足量稀硫酸得到硫酸亞鐵淺綠色溶液X，
（1）第①步過濾操作中需要用到的玻璃儀器有：漏斗、燒杯、玻璃棒，
答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒；
（2）沉淀的洗滌操作同過濾操作，即將沉淀置于過濾器中，用玻璃棒向過濾器中引入蒸餾水剛好浸沒沉淀，待水自然流下，重復(fù)2到3次；
故答案為：將沉淀置于過濾器中，用玻璃棒向過濾器中引入蒸餾水至沒過沉淀，待水自然流下，重復(fù)操作2～3次，直到洗凈；
（3）使用試劑Y的目的是避免可能存在的金屬單質(zhì)鋁對實驗的干擾，該反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）Ⅰ．假設(shè)1：X中鐵元素的價態(tài)只有+3價
假設(shè)2：X中鐵元素的價態(tài)只有+2價
假設(shè)3：X中鐵元素的價態(tài)既有+3價，也有+2價
故答案為：鐵元素的價態(tài)既有+3價，也有+2價；
Ⅱ．①甲同學(xué)設(shè)計的方案為：取少量有色溶液X于試管中，滴加適量6mol/L HNO₃，再滴加20%KSCN溶液后溶液變?yōu)榧t色，若原溶液含亞鐵離子，加入的稀硝酸會氧化亞鐵離子生成鐵離子，不能證明鐵元素的價態(tài)為+3價，
故答案為：不能；
②設(shè)計方案證明假設(shè)2正確，是驗證亞鐵離子的存在，取少量有色溶液X于試管中，滴幾滴0.01mol/L KMnO₄酸性溶液，KMnO₄酸性溶液的紫紅色褪去，則說明溶液X中鐵元素的價態(tài)含+2價；
取少量有色溶液X于試管中，滴加20%KSCN溶液，溶液不變?yōu)榧t色，則說明X中鐵元素的價態(tài)不含+3價，結(jié)合實驗（1）的結(jié)論得出X中鐵元素的價態(tài)只有+2價，
故答案為：

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
（1）取少量有色溶液X于試管中，滴幾滴0.01mol/L KMnO4酸性溶液	KMnO4酸性溶液的紫紅色褪去，則說明溶液X中鐵元素的價態(tài)含+2價．
（2）取少量有色溶液X于試管中，滴加20%KSCN溶液	溶液不變?yōu)榧t色，則說明X中鐵元素的價態(tài)不含+3價，結(jié)合實驗（1）的結(jié)論得出X中鐵元素的價態(tài)只有+2價．

點評 本題考查了鋁、鐵及其化合物性質(zhì)分析、離子性質(zhì)的實驗設(shè)計、反應(yīng)現(xiàn)象和試劑選擇的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．