Question

（2008?南京二模）某研究性学习小组在用CO还原Fe₂O₃的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X，他们认为X不一定是Fe，若温度不同、受热不均时会生成Fe₃O₄，也能被磁铁吸引．为探究X的成分，他们进行了如下实验．
I．定性检验

实验编号	实验操作	实验现象
①	取少量黑色粉末X放入试管1中，注入浓盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈黄绿色；有少量气泡产生
②	向试管1中滴加几滴KSCN溶液，振荡	溶液出现血红色
③	另取少量黑色粉末X放入试管2中，注入足量硫酸铜溶液，振荡，静置	有极少量红色物质析出，仍有较多黑色固体未溶解

（1）实验②的目的是

检验是否存在Fe³⁺，确认Fe₃O₄的存在

．
（2）由上述实验现象推断，黑色粉末X的成分是

Fe₃O₄和Fe的混合物

（填化学式）．
II．定量测定


（1）操作Z是

过滤、洗涤

．图2仪器中，在灼烧沉淀时必须用到的是

坩埚、泥三角

（填名称）．
（2）写出溶液Y中滴加H₂O₂溶液时发生反应的离子方程式

2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂═2Fe³⁺+2H₂O

．
（3）通过以上数据，得出2.376g黑色粉末X中各成分的物质的量为

n（Fe）=0.001mol；n（Fe₃O₄）=0.01mol

．

Answer 1

分析：I．（1）Fe³⁺能使KSCN溶液呈现血红色，这是Fe³⁺的特征反应，以此确认Fe₃O₄的存在．
（2）通过①③可判断Fe的存在．再通过Ⅰ可知黑色粉末为铁与Fe₃O₄．
Ⅱ．（1）黑色粉末为铁与Fe₃O₄，加入过量盐酸可知生成含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液，再加足量H₂O₂溶液，使Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入氨水生成Fe（OH）₃沉淀，操作Z为过滤；
灼烧沉淀所用的仪器为坩埚，坩埚下要垫上泥三角．
（2）双氧水有氧化性，二价铁离子有还原性，足量H₂O₂溶液，使Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身含有为H₂O，据此写出相应的离子方程式．
（3）设Fe、Fe₃O₄的物质的量分别为x mol与y mol，计算出2.480g红棕色Fe₂O₃固体的物质的量．根据Fe守恒，Fe₃O₄和Fe的混合物2.376g，列方程组解得．

解答：解：I．（1）Fe³⁺能使KSCN溶液呈现血红色，这是Fe³⁺的特征反应，以此确认Fe₃O₄的存在．
故答案为：检验是否存在Fe³⁺，确认Fe₃O₄的存在
（2）铁能和盐酸反应生成气体，且铁和铜离子发生置换反应生成红色的铜，据此现象判断存在铁；Fe³⁺能使KSCN溶液呈现血红色，这是Fe³⁺的特征反应，据此判断Fe₃O₄的存在．故黑色粉末X为Fe₃O₄和Fe的混合物．
故答案为：Fe₃O₄和Fe的混合物
Ⅱ．（1）黑色粉末为铁与Fe₃O₄，加入过量盐酸可知生成含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液，再加足量H₂O₂溶液，使Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入氨水生成Fe（OH）₃沉淀，操作Z为过滤、洗涤；
灼烧沉淀所用的仪器为坩埚，坩埚下要垫上泥三角．
故答案为：过滤、洗涤；坩埚、泥三角
（2）双氧水有氧化性，二价铁离子有还原性，足量H₂O₂溶液，使Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身含有为H₂O，反应的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂═2Fe³⁺+2H₂O．
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂═2Fe³⁺+2H₂O
（3）设Fe、Fe₃O₄的物质的量分别为x mol与y mol，
2.480g红棕色Fe₂O₃固体的物质的量为

2.480g

160g/mol

=0.0155mol，
根据Fe守恒得，x+3y=0.0155×2  ①
由Fe₃O₄和Fe的混合物2.376g得，56x+232y=2.376   ②
联立方程解得，x=0.001；y=0.01
故答案为：n（Fe）=0.001mol；n（Fe₃O₄）=0.01mol

点评：本题考查了分离提纯等化学实验基本操作、物质的鉴别等基本原理以及定量计算测定等，对知识综合运用，考查思维能力，难度较大，清楚实验原理、思路．