Question

1．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)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(jìn)行如下研究：
（1）甲同學(xué)認(rèn)為X能被磁鐵吸附，因此X是鐵．甲同學(xué)的結(jié)論可靠嗎？為什么？不可靠，因?yàn)榇盆F礦也有磁性，能被磁鐵吸引．
（2）乙同學(xué)：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(xiàn)有少量紅色物質(zhì)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(xiàn)紅色．
滴加KSCN溶液的目的是：檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子，進(jìn)而驗(yàn)證四氧化三鐵存在．
（3）丙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案：

①加入H₂O₂時(shí)反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，操作Z是過濾，灼燒沉淀時(shí)所用儀器的名稱是坩堝．
②通過以上數(shù)據(jù)，得出2.88g黑色粉末X中各成分的物質(zhì)的量為n（Fe₃O₄）=0.01mol、n（Fe）=0.01mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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(yīng)生成亞鐵離子，四氧化三鐵和硫酸銅不反應(yīng)，有少量紅色物質(zhì)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(yīng)，四氧化三鐵可以和鹽酸反應(yīng)，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(shí)，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(nèi)燒制；
②依據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，結(jié)合鐵元素守恒計(jì)算判斷．

解答 解：（1）黑色粉末能被磁鐵吸附，F(xiàn)e、Fe₃O₄能被磁鐵吸附，故不能由此確定X就是鐵單質(zhì)，
故答案為：不可靠，因?yàn)榇盆F礦也有磁性，能被磁鐵吸引；
（2）①滴加幾滴KSCN溶液，溶液出現(xiàn)血紅色，可以證明存在Fe³⁺，進(jìn)而證明黑色固體中含有四氧化三鐵，確認(rèn)Fe₃O₄的存在，
故答案為：檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子，進(jìn)而驗(yàn)證四氧化三鐵存在；
②X的組成是Fe和Fe₃O₄，向其中加入鹽酸，F(xiàn)e₃O₄溶于其中得到氯化鐵溶液會(huì)和金屬鐵之間反應(yīng)得到氯化亞鐵，即Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不會(huì)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(jià)鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)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(nèi)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(jù)反應(yīng)過程中鐵元素守恒，3.2gFe₂O₃物質(zhì)的量=$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol；設(shè)鐵物質(zhì)的量為X，四氧化三鐵物質(zhì)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(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成，測定物質(zhì)含量的定量實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要考查鐵及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)基本操作的分析判斷，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的推斷和應(yīng)用，元素守恒的計(jì)算應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．