题目内容
铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石英、石灰石等混合物．某化学兴趣小组从铁砂中分离出磁性氧化铁，并进行铝热反应实验．
（1）取磁性氧化铁按图甲装置进行铝热反应，现象很壮观．取少许反应生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色．出现这种结果的原因，除了可能混有没反应的磁性氧化铁外，还有一个原因是 ．
（2）为了克服图甲的缺陷，改用图乙装置进行铝热反应，主要步骤如下：
①在一个广口容器中放进一定量的干燥细沙；
②将一定量的铁砂和铝粉混合物装在纸漏斗中并埋入细沙里；
③将一定量的镁粉和氯酸钾混合物放在铝热剂上；
④再放上引火剂；引火反应，冷却；⑤取出反应后的铁块（如图丙）
请写出铝热反应的化学方程式： 取少许反应生成的铁块溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液没有出现血红色．实验中干燥细沙的主要作用是 ．
（3）测定图乙反应所得的铁块纯度，流程如图所示．几种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH参考表格
．
①试剂A应选择 ，试剂B应选择 ．
A．稀盐酸 B．氧化铁 C．H2O2溶液 D．氨水 E．MgCO3固体
②操作Ⅰ的名称为 ．操作Ⅱ的名称为 ．固体M完全转化为固体N的标志是 ．
③已知常温下Fe（OH）3的KSP=4.0×10-38，求反应Ⅲ后溶液中c（Fe3+）= mol/L
④若最终红色粉末质量为14.14g，则该铁块的纯度是 ．如果直接洗涤、烘干和称量固体M的质量，计算铁块的纯度，则计算结果会 （填“偏大”“偏小”或“无影响“）．原因是 ．
（1）取磁性氧化铁按图甲装置进行铝热反应，现象很壮观．取少许反应生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色．出现这种结果的原因，除了可能混有没反应的磁性氧化铁外，还有一个原因是
（2）为了克服图甲的缺陷，改用图乙装置进行铝热反应，主要步骤如下：
①在一个广口容器中放进一定量的干燥细沙；
②将一定量的铁砂和铝粉混合物装在纸漏斗中并埋入细沙里；
③将一定量的镁粉和氯酸钾混合物放在铝热剂上；
④再放上引火剂；引火反应，冷却；⑤取出反应后的铁块（如图丙）
请写出铝热反应的化学方程式：
（3）测定图乙反应所得的铁块纯度，流程如图所示．几种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH参考表格
| Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | |
| 开始沉淀时的pH | 7.5 | 2.8 | 4.2 | 9.6 |
| 沉淀完全时的pH | 9.0 | 4.0 | 5 | 11 |
①试剂A应选择
A．稀盐酸 B．氧化铁 C．H2O2溶液 D．氨水 E．MgCO3固体
②操作Ⅰ的名称为
③已知常温下Fe（OH）3的KSP=4.0×10-38，求反应Ⅲ后溶液中c（Fe3+）=
④若最终红色粉末质量为14.14g，则该铁块的纯度是
考点：探究铝热反应,探究物质的组成或测量物质的含量
专题：几种重要的金属及其化合物
分析：（1）考虑生成的熔融的铁的还原性，可以被空气中的氧气氧化导致生成三价的铁；
（2）金属铝在高温下与四氧化三铁反应生成氧化铝和铁，据此写出反应的化学方程式；用干燥细沙可以防止生成的铁被空气中的氧气氧化；
（3）①根据题意可知，本实验要定量检测所得“铁块”的成分，故要通过实验流程，将铁元素完全沉淀；而根据表格可知，要使铁元素完全沉淀而铝和镁不沉淀，需将Fe2+转化为Fe3+，然后沉淀；
②根据操作Ⅰ需要分离出难溶物、操作Ⅱ由氢氧化铁得到氧化铁判断操作方法；灼烧完全的标志是物质前后两次灼烧质量相差不大于0.1g；
③根据Fe（OH）3的Ksp的表达式来进行计算；
④根据10.0g的铁块中的铁元素最终全到了最终红色粉未M中，根据铁原子的守恒来计算；如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，计算“铁块”的纯度，此时应考虑Fe（OH）3的分解，引起计算结果偏小．
（2）金属铝在高温下与四氧化三铁反应生成氧化铝和铁，据此写出反应的化学方程式；用干燥细沙可以防止生成的铁被空气中的氧气氧化；
（3）①根据题意可知，本实验要定量检测所得“铁块”的成分，故要通过实验流程，将铁元素完全沉淀；而根据表格可知，要使铁元素完全沉淀而铝和镁不沉淀，需将Fe2+转化为Fe3+，然后沉淀；
②根据操作Ⅰ需要分离出难溶物、操作Ⅱ由氢氧化铁得到氧化铁判断操作方法；灼烧完全的标志是物质前后两次灼烧质量相差不大于0.1g；
③根据Fe（OH）3的Ksp的表达式来进行计算；
④根据10.0g的铁块中的铁元素最终全到了最终红色粉未M中，根据铁原子的守恒来计算；如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，计算“铁块”的纯度，此时应考虑Fe（OH）3的分解，引起计算结果偏小．
解答：
解：（1）铝热反应生成的熔融的铁具有很强的还原性，可以被空气中的氧气氧化导致生成三价的铁，
故答案为：生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4；
（2）四氧化三铁与铝在高温下发生反应生成氧化铝和铁，反应的化学方程式为：8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe；反应生成的铁容易被空气氧化，实验中干燥细沙可防止生成的铁被氧化，
故答案为：8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe；防止生成的铁被氧化；
（3）①根据表格 可知，要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀，需将Fe2+转化为Fe3+，故需要加入H2O2；然后调节4≤pH＜4.2即可将Fe3+沉淀而Al3+、Mg2+不沉淀，调节pH选用的试剂不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大，故应选用氨水，
故答案为：C；D；
②操作Ⅰ的目的是将生成的氢氧化铁从混合液中分离，操作方法为过滤、洗涤；操作Ⅱ为将氢氧化铁转化成氧化铁，操作方法为灼烧；灼烧完全的标志是物质前后两次灼烧质量相差不大于0.1g，
故答案为：过滤、洗涤；灼烧；最后两次称量质量差小于0.1g；
③根据Fe（OH）3的Ksp=c（Fe3+）?c3（OH-）=4×10-38，而pH=4，故c（OH-）=10-10mol/L，带入Ksp=c（Fe3+）?c3（OH-）=4×10-38，解得：c（Fe3+）=4×10-8 mol/L，
故答案为：4×10-8；
④最终红色粉未M为Fe2O3，根据10.0g的铁块中的铁元素最终完全转化成14.14g Fe2O3，故铁原子的质量为：m（Fe）=
×2×56gmol=89.898g
故该“铁块”的纯度为：
×100%=98.98%；
如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，烘干过程中会引起Fe（OH）3的分解，故会导致计算结果偏小，
故答案为：98.98%；偏小；Fe（OH）3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小．
故答案为：生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4；
（2）四氧化三铁与铝在高温下发生反应生成氧化铝和铁，反应的化学方程式为：8Al+3Fe3O4
| ||
故答案为：8Al+3Fe3O4
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（3）①根据表格 可知，要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀，需将Fe2+转化为Fe3+，故需要加入H2O2；然后调节4≤pH＜4.2即可将Fe3+沉淀而Al3+、Mg2+不沉淀，调节pH选用的试剂不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大，故应选用氨水，
故答案为：C；D；
②操作Ⅰ的目的是将生成的氢氧化铁从混合液中分离，操作方法为过滤、洗涤；操作Ⅱ为将氢氧化铁转化成氧化铁，操作方法为灼烧；灼烧完全的标志是物质前后两次灼烧质量相差不大于0.1g，
故答案为：过滤、洗涤；灼烧；最后两次称量质量差小于0.1g；
③根据Fe（OH）3的Ksp=c（Fe3+）?c3（OH-）=4×10-38，而pH=4，故c（OH-）=10-10mol/L，带入Ksp=c（Fe3+）?c3（OH-）=4×10-38，解得：c（Fe3+）=4×10-8 mol/L，
故答案为：4×10-8；
④最终红色粉未M为Fe2O3，根据10.0g的铁块中的铁元素最终完全转化成14.14g Fe2O3，故铁原子的质量为：m（Fe）=
| 14.14g |
| 160g/mol |
故该“铁块”的纯度为：
| 9.898g |
| 10g |
如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，烘干过程中会引起Fe（OH）3的分解，故会导致计算结果偏小，
故答案为：98.98%；偏小；Fe（OH）3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小．
点评：本题综合考查了探究物质组成、测量物质含量及铝热反应，试题综合性较强，难度较大，注意掌握铝热反应原理，明确难溶物溶度积常数的含义及应用方法，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．
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A、
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B、
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C、
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D、
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