Question

【題目】己知: Fe3O4能與高濃度鹽酸反應(yīng)，與低濃度鹽酸不反應(yīng)。某研究性學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，欲確定某地所產(chǎn)青磚中是否含有FeO、Fe3O4和Fe2O3, 并測(cè)定青磚中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。回答下列問(wèn)題：

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（l）本實(shí)驗(yàn)探究部分需在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行，故配制溶液的蒸餾水常用_____法除去溶解氧。該實(shí)驗(yàn)所用試管中均需充滿CO2，請(qǐng)選用下列裝置制取干燥純凈的CO2氣體，連接順序?yàn)椋?/span>

a_____h、i（后續(xù)裝置略去）。

（二）探究青磚中是否含有Fe3O4和Fe2O3

組別 步驟及現(xiàn)象	第一組	第二組	第三組
步驟一	取試管l 、2 、3①分別加入2g青磚細(xì)粉②分別通入CO2氣體至充滿，用戶塞子塞緊
步驟二	向試管1中注入10mL 3 mol/L鹽酸，充分振蕩	向試管2中注入10mL 6 mol/L鹽酸，充分振蕩	向試管3中注入10mL 12 mol/L鹽酸，充分振蕩
步驟三	取試管1、2、3中的上層清液各1mL于另三支試管中，再分別注入0.2mL相同濃度的KSCN溶液，振蕩
步驟三的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	溶液變紅 且第一、二兩組溶液顏色深淺相同		溶液變紅 且較第一、二兩組顏色更深

（2）步驟二中，若不取下試管上的塞子，又不因鹽酸加入導(dǎo)致試管內(nèi)壓強(qiáng)增大，使用注射器實(shí)現(xiàn)上述目的的操作方法為__________。

（3）Fe3O4與高濃度鹽酸反應(yīng)的離子方程式為________。

（4）用離子方程式表示溶液變紅的原因__________。

（5）根據(jù)上述現(xiàn)象，可初步得出該青磚樣品中所含鐵的氧化物為________（填化學(xué)式）

（三）探究青磚中是否含有FeO

（6）另取一支充滿CO2氣體的試管，注入1mL上述試管1的上層清液和數(shù)滴K3[Fe（CN）6]溶液，若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_______，說(shuō)明青磚中含有FeO。

（四）青磚樣品中鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

稱取m1g 青磚細(xì)粉，用足量12mol/L鹽酸充分溶解、過(guò)濾、洗滌（第一次）。將濾液（包括洗滌濾渣后的溶液）依次與足量的新制氯水、氫氧化鈉溶液充分反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌（第二次），將沉淀灼燒至恒重，冷卻后稱得殘留固體質(zhì)量為m2g。

（7）若青磚中其它成分對(duì)實(shí)驗(yàn)無(wú)影響，則測(cè)得鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____（填含m1、m2的表達(dá)式）；該實(shí)驗(yàn)若未進(jìn)行第一次洗滌，則測(cè)得鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)______（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）。

Answer 1

【答案】 煮沸 d、eb、c 用兩支注射器刺穿塞子插入試管中，其中一支抽出10mL氣體，同時(shí)另一支注入10mL鹽酸 Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3 Fe2O3、Fe3O4 生成藍(lán)色沉淀 7m2/(10m1)×100% 偏低

【解析】(l)蒸餾水中含有溶解氧，而本實(shí)驗(yàn)需在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行，則需要將蒸餾水煮沸；用鹽酸和碳酸鈣制取CO2中混有HCl和水汽，需要用飽和碳酸氫鈉溶液除去HCl、用濃硫酸干燥，根據(jù)氣流方向，裝置的連接順序?yàn)?/span>ad、eb、c h、i；

(2)步驟二中，用注射器添加鹽酸的操作方法是用兩支注射器刺穿塞子插入試管中，其中一支抽出10mL氣體，同時(shí)另一支注入10mL鹽酸；

(3) Fe3O4與高濃度鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氯化亞鐵，根據(jù)電荷守恒和原子守恒，此反應(yīng)的離子方程式為Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O；

(4)在含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，是因?yàn)?Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3；

(5)上述實(shí)驗(yàn)中濃鹽酸和稀鹽酸溶解后的溶液中均含有Fe3+，即說(shuō)明該青磚樣品中所含鐵的氧化物有 Fe2O3、Fe3O4；

(6)若溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液會(huì)出現(xiàn)生成藍(lán)色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe2+，即青磚中含有FeO；

（7）殘留固體為Fe2O3，質(zhì)量為m2g，則物質(zhì)的量為=mol，，則測(cè)得鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=×100%；若第一次不洗滌，則淺渣表面附著的Fe2+、Fe3+未全部轉(zhuǎn)移到溶液中，最終測(cè)定結(jié)果偏低。