Question

12．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe₂O₃组成的混合物．进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20g A全部溶于0.15L 6.0mol•盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出 l.12L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色．请填空：
（1）①中引发铝热反应的实验操作加少量KClO₃，插上镁条并将其点燃，产物中的单质B是Fe．
（2）②中所发生的各反应的化学方程式是MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O
（3）③中所发生的各反应的离子方程式是Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（4）若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c（Mg²⁺）为0.67mol/L，c（Fe²⁺）为2.33mol/L．

Answer 1

分析 ①铝热反应本质是置换反应，金属性Al＞Fe，所以发生Al与Fe₂O₃反应，置换出铁，即B为Fe；
②MgO与盐酸反应生成氯化镁与水，Fe₂O₃与盐酸反应生成氯化铁与水，溶液C中含有MgCl₂、FeCl₃；
③单质B和溶液C反应，放出1.12L（标准状况）气体，说明生成氢气，说明②中盐酸过量，溶液C为MgCl₂、FeCl₃、HCl混合溶液，反应同时生成溶液D，还残留有固体物质B，说明Fe有剩余，结合④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色，说明D溶液不含铁离子，则D中溶质为MgCl₂、FeCl₂．
（1）①中引发铝热反应操作为：加少量KClO₃，插上镁条并将其点燃；
（2）氧化镁与盐酸反应生成氯化镁与水，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水；
（3）Fe与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁；
（4）计算MgO和Fe₂O₃的物质的量，溶液D为MgCl₂、FeCl₂的混合溶液，根据镁元素守恒可知，n（Mg²⁺）=n（MgO），再根据c=$\frac{n}{V}$计算镁离子浓度，根据电荷守恒溶液中2c（Mg²⁺）+2c（Fe²⁺）=c（Cl^-），据此计算亚铁离子浓度．

解答 解：①铝热反应本质是置换反应，金属性Al＞Fe，所以发生Al与Fe₂O₃反应，置换出铁，即B为Fe；
②MgO与盐酸反应生成氯化镁与水，Fe₂O₃与盐酸反应生成氯化铁与水，溶液C中含有MgCl₂、FeCl₃；
③单质B和溶液C反应，放出1.12L（标准状况）气体，说明生成氢气，说明②中盐酸过量，溶液C为MgCl₂、FeCl₃、HCl混合溶液，反应同时生成溶液D，还残留有固体物质B，说明Fe有剩余，结合④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色，说明D溶液不含铁离子，则D中溶质为MgCl₂、FeCl₂．
（1）①中引发铝热反应操作为：加少量KClO₃，插上镁条并将其点燃，产物中的单质B是Fe，
故答案为：加少量KClO₃，插上镁条并将其点燃；Fe；
（2）氧化镁与盐酸反应生成氯化镁与水，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应方程式为：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，
故答案为：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；
（3）Fe与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，反应离子方程式为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，反应离子方程式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）令MgO和Fe₂O₃的物质的量分别为xmol，则40x+160x=20，解得x=0.1，溶液D为MgCl₂、FeCl₂的混合溶液，根据镁元素守恒可知，n（Mg²⁺）=n（MgO）=0.1mol，所以c（Mg²⁺）=$\frac{0.1mol}{0.15L}$=0.67mol/L；根据电荷守恒溶液中2c（Mg²⁺）+2c（Fe²⁺）=c（Cl^-），所以2×0.67mol/L+2c（Fe²⁺）=6mol/L，解得c（Fe²⁺）=2.33mol/L，
故答案为：0.67mol/L；2.33mol/L．

点评 本题考查元常用化学用语、混合物有关计算、物质的量浓度计算等，难度中等，理解反应过程是解题的关键，注意（4）利用电荷守恒计算．