Question

（16分）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，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X的组成，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

（1）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”）。
（2）实验①中可能发生反应的离子方程是        ，           ，            。
Ⅱ．定量测定

（3）操作Z是                。在灼烧沉淀时必须用到的下列仪器的名称是____________________________。

（4）通过以上数据，得出3.44g黑色粉末X中各成分的物质的量为：______、______。

Answer 1

(1)否（2分） （2）Fe₃O₄ + 8H⁺ ="==" Fe²⁺ + 2Fe³⁺ + 4H₂O；（2分）
Fe + 2H⁺ ="==" Fe²⁺ + H₂↑（2分）；   2Fe³⁺ + Fe ="==" 3Fe²⁺ （2分）
（3）过滤，洗涤（2分）； 坩埚、泥三角（2分）。
（4）n（Fe₃O₄）=" 0.0100" mol （2分）   n（Fe）=" 0.0200" mol（2分）
（无保留3位有效数字每空得1分）

（1）由于在单质铁的存在下，铁离子是不可能存在的，所以不能确定是否含有四氧化三铁。
（2）有无色气体逸出，说明含有单质铁，反应的方程式是Fe + 2H⁺ ="=" Fe²⁺ + H₂↑；又因为还可能存在四氧化三铁，所以还可能发生的反应是Fe₃O₄ + 8H⁺ ==Fe²⁺ + 2Fe³⁺ + 4H₂O、2Fe³⁺ + Fe ="==" 3Fe²⁺。
（3）沉淀从溶液中分离出的方法是过滤，且在过滤之后还必需洗涤；固体的灼烧需要坩埚，而坩埚需要放在三脚架的泥三角上。
（4）设混合物中四氧化三铁和铁的物质的量分别是x和y。由于最终得到的是氧化铁，所以应该有232x＋56y＝3.44、（3x＋y）×160＝4.00，解得x＝0.0100 mol，y＝0.0200 mol，即铁是0.0200 mol，四氧化三铁是0.0100 mol。