题目内容
【题目】某化学研究性学习小组用CO还原Fe2O3，并在实验结束后用磁铁吸出生成的黑色粉末X进行探究。
[探究目的] 分析黑色粉末X的组成，并进行相关实验。
[查阅资料]
①CO还原Fe2O3的实验中若温度不同、受热不均时会生成Fe3O4，也能被磁铁吸引。
②Fe3O4＋8H+=2Fe3+＋Fe2+＋4H2O
③Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
④3Fe3O4＋28HNO3(稀)=9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O
[实验探究]
I．定性检验
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③发生的反应的离子方程式为_____________________________。
（2）上述实验说明黑色粉末X中含有_______________________________。
II．定量测定
根据下图所示的实验方案进行实验并记录数据：
（1）操作Z的名称是_________。
（2）通过以上数据，得出13.12g黑色粉末X中各成分的物质的量为_________。
（3）若溶液Y的体积仍为200mL，则溶液Y中c(Fe3+)＝________mol/L。
【答案】Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu Fe和Fe3O4 过滤 Fe ：0.11mol Fe3O4：0.03mol 1
【解析】
I．（1）极少量红色物质为铜，该反应为铁粉和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，发生了金属的置换反应，离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu；（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；
Ⅱ．（1）通过加硝酸溶解和足量的氢氧化钠溶液，生成了氢氧化铁沉淀，因此操作Z为过滤；
（2）红棕色固体为氧化铁，16g氧化铁中含有铁原子的物质的量为16g÷160g/mol×2=0.2mol，设13.12g混合固体中铁的物质的量为xmol，Fe3O4的物质的量为ymol，则
①x+3y=0.2mol②56x+232y="13.12" 两式联立求得x=0.11mol，y=0.03mol，故答案为Fe：0.11mol、Fe3O4：0.03mol；（3）通过（2）中计算可知铁离子的物质的量为0.2mol，因此c（Fe3+）=0.2mol/0.2L=1mol/L。
