Question

某学习小组在研究CH₄还原Fe₂O₃的实验中，发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引．查阅资料得知：在温度不同、受热不均时会生成具有磁性的Fe₃O₄（组成相当于Fe₂O₃?FeO）．为进一步探究黑色粉末的组成及含量，他们进行了如下实验．
（1）往黑色粉末中滴加盐酸，发现有气泡产生，则黑色粉末中一定有

 

，产生气泡的离子方程式为

 

．
（2）热还原法检验：按如图所示装置连接好仪器（图中夹持设备已略去），检查装置的气密性．往装置中添加药品．打开止水夹K通人氢气，持续一段时间后再点燃C处的酒精灯．
请回答下列问题：
①点燃C处酒精灯之前，为何要先持续通H₂一段时间

 

．
②B中试剂的名称是_

 

．
③若加热一段时间后，装置D中白色粉末变蓝色，对黑色粉末的组成得出的结论是

 

．
（3）为证明黑色粉末是否含Fe₃O₄，某同学还进行了如下实验：取少量黑色粉末于试管，加足量盐酸，充分振荡使黑色粉末完全溶解，所得溶液分两份，第一份溶液滴入KSCN溶液，观察溶液是否变红；第二份溶液滴入酸性KMnO₄溶液，观察酸性KMnO₄溶液是否褪色．请回答：第一份溶液滴入KSCN溶液后一定会变红吗？

 

（填“是”或“否”）；第二份溶液所进行的操作是欲检验溶液中是否存在

 

离子．经分析，你认为此方案是否可行

 

（填“是”或“否”）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：

分析：（1）还原Fe₂O₃的实验中，发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引，往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，证明含有金属铁；
（2）此流程为：A装置产生氢气，B装置干燥氢气，C装置还原黑色粉末，D装置检验生成产物水，E装置吸收空气中水和二氧化碳，
①氢气是可燃性气体，混有氧气会发生爆炸危险；
②气体进入C装置前需要除去水蒸气，否则以炸裂玻璃管；
③D中白色粉末硫酸铜变蓝色证明反应有水生成，黑色固体中含有的Fe₃O₄被氢气还原生成水；
（3）黑色粉末加入足量盐酸溶解后，滴入KSCN溶液，可能变红，也可能不变红色，不变红可能有两种情况，一种是无铁离子存在，一种是有铁离子存在，和过量的铁反应生成亚铁离子；高锰酸钾具有强氧化性，能把亚铁离子氧化成铁离子，同时高锰酸钾也会把氯离子氧化，使高锰酸钾褪色．

解答： 解：（1）还原Fe₂O₃的实验中，发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引，应为铁或四氧化三铁，或者二者混合物，往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，证明含有金属铁；发生反应Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑黑色粉末中一定含有铁，
故答案为：Fe；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（2）①氢气是可燃性气体，混有氧气会发生爆炸危险，故应先通一会氢气，验纯后再加热C装置，
故答案为：排尽装置内的空气，防止H₂与空气混和，受热时发生爆炸；
②气体进入C装置前需要除去水蒸气，否则会需要产物水蒸气的检验，有可能炸裂玻璃管，吸收氢气中的水蒸气用浓硫酸溶液，
故答案为：浓硫酸；
③D中白色粉末硫酸铜变蓝色证明反应有水生成，黑色固体中含有Fe₃O₄ 被氢气还原生成水，发生反应4H₂+Fe₃O₄

△   .

3Fe+4H₂O，所以黑色固体中含有四氧化三铁，
故答案为：黑色固体含有Fe₃O₄；
（3）黑色粉末加入足量盐酸溶解后，滴入KSCN溶液，不一定变红，因为固体中含有Fe，生成的Fe³⁺可能全被Fe还原：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，加入KSCN溶液不变红；高锰酸钾具有强氧化性，能把亚铁离子氧化成铁离子，同时高锰酸钾也会把氯离子氧化，使高锰酸钾褪色，因此不能根据高锰酸钾褪色就证明含亚铁离子，氯离子干扰亚铁离子的检验，
故答案为：否； Fe²⁺；否．

点评：本题考查了探究物质组成、测定物质含量的定量实验操作和实验设计，题目难度中等，侧重考查铁及其化合物的性质应用、实验基本操作的分析判断、实验现象的推断和应用，试题综合性较强，有利于培养学生灵活应用基础知识的能力．