Question

某研究性学习小组在用右图装置进行CO还原Fe₂O₃的探究实验．
Ⅰ．实验过程
（1）气体验纯后开始进行实验，实验时应先点燃

 

处（填“A”或“B”）的酒精灯．加热一段时间后同学们观察到：红棕色粉末变黑色，澄清石灰水变浑浊．
Ⅱ．产物分析
他们发现生成的黑色粉末（以下用“X”表
示）可以全部被磁铁吸出，从而得出CO已经将Fe₂O₃全部还原成铁单质的结论．但乙同学认为黑色粉末X不一定是Fe．理由是有资料表明：CO与Fe₂O₃的反应因温度不同、受热不均时会生成Fe₃O₄且也能被磁铁吸引．为探究黑色粉末X的组成，乙同学进行了如下实验：
（一）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，注入适量稀盐酸，微热．	黑色粉末逐渐溶解， 有无色气体逸出．
②	向试管1所得溶液中滴加几滴 KSCN溶液，振荡．	溶液未出现血红色

（2）由上述实验现象推断，黑色粉末X的成分中是否一定不含Fe₃O4？

（填“是”或“否”）．
（3）实验①中可能发生反应的离子方程式是

 

．
（二）定量测定

（4）如图2操作Z是

 

、

 

．在灼烧沉淀时必须用到的如图3下列仪器的名称是

 

、

 

．

（5）通过以上数据，得出3.44g黑色粉末X中的成分（用化学式表示）及其物质的量分别是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,铁的氧化物和氢氧化物

专题：

分析：Ⅰ、（1）一氧化碳含有氧化铁，实验开始先点燃B处酒精灯，通一氧化碳气体，后点燃A处酒精灯加热氧化铁反应生成铁和二氧化碳；
Ⅱ、（2）有气体生成说明含有金属铁，黑色粉末X可能含有Fe，Fe₃O₄，向试管1所得溶液中滴加几滴KSCN溶液，振荡溶液未出现血红色说明不含铁离子，但不能说明固体不含Fe₃O₄，可能是铁和铁离子反应生成亚铁离子；
（3）实验①的反应可能是四氧化三铁和盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，铁和氢离子反应生成亚铁离子和氢气，铁和铁离子反应生成亚铁离子；
（4）X加入过量盐酸溶解加入足量过氧化氢氧化亚铜离子为铁离子，加入过量氨水溶液沉淀生成氢氧化铁，过滤洗涤得到氢氧化铁沉淀，灼烧至恒重得到4.00g红棕色固体为Fe₂O₃；灼烧固体需要在坩埚中进行，结合坩埚加热的实验操作选择仪器；
（5）依据铁元素守恒和极值计算分析判断．

解答： 解：Ⅰ、（1）一氧化碳含有氧化铁，实验开始先点燃B处酒精灯，通一氧化碳气体，防止含有空气点燃加热发生爆炸，后点燃A处酒精灯加热氧化铁反应生成铁和二氧化碳；
故答案为：B；
Ⅱ、（2）有气体生成说明含有金属铁，黑色粉末X可能含有Fe，Fe₃O₄，向试管1所得溶液中滴加几滴KSCN溶液，振荡溶液未出现血红色说明不含铁离子，但不能说明固体不含Fe₃O₄，可能是铁和铁离子反应生成亚铁离子后的结果，由上述实验现象推断，黑色粉末X的成分中不一定不含Fe₃O₄；
故答案为：否；
（3）实验①的反应可能是四氧化三铁和盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，反应的离子方程式为：Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O；铁和氢离子反应生成亚铁离子和氢气，反应的离子方程式为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；铁和铁离子反应生成亚铁离子，反应的离子方程式为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
故答案为：Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O，Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）X加入过量盐酸溶解加入足量过氧化氢氧化亚铜离子为铁离子，加入过量氨水溶液沉淀生成氢氧化铁，过滤洗涤得到氢氧化铁沉淀，灼烧至恒重得到4.00g红棕色固体为Fe₂O₃，操作Z是过滤洗涤；灼烧固体需要在坩埚中进行，结合坩埚加热的实验操作选择仪器为泥三角、三脚架、酒精灯；
故答案为：过滤；洗涤；坩埚；泥三角；
（5）4.0g红棕色固体为Fe₂O₃，物质的量=

4.0g

160g/mol

=0.025mol，依据铁元素守恒得到n（Fe）=0.05mol，极值计算分析判断，若为铁质量为0.05mol×56g/mol=2.8g，若为Fe₃O₄质量=

0.05mol

3

×232g/mol=3.87g；得出3.44g黑色粉末X中的成分为：Fe₃O₄和Fe的混合物，设Fe₃O₄物质的量为x，Fe物质的量为y，则3x+y=0.05mol，232x+56y=3.44，x=0.010mol，y=0.020mol，其物质的量分别是Fe₃O₄ 0.010mol，Fe 0.020mol；
故答案为：Fe₃O₄ 0.010mol，Fe 0.020mol．

点评：本题考查了物质组成探究实验和过程分析判断，主要是实验基本操作和物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．