题目内容
某黑色粉末可能含有Fe和Fe3O4．某化学实验小组通过实验来探究该黑色粉末的成分．已知：Fe3O4能溶于稀盐酸，但不溶解于稀硫酸．
（1）提出假设
假设1：黑色粉末是纯铁粉；
假设2： ；
假设3：黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物．
（2）初步探究
取少量黑色粉末于小烧杯中，加入足量稀盐酸，充分搅拌后粉末全部溶解．上述三个假设中，可能成立的是 ．
（3）进一步探究
甲、乙两同学对黑色粉末的成分做了以下探究，请完成下表（可不填满，也可补充）．限选实验试剂：3mol/L 稀硫酸、3mol/L 盐酸、0.01mol/L KMnO4溶液、20%KSCN溶液、3%H2O2、淀粉-KI溶液．
若甲同学方案中，三个假设均成立，则假设3可能发生反应的离子方程式为 ．
（4）探究的延伸若经实验分析，确定黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物．实验小组欲用加热法测定混合物中Fe3O4的质量分数．取mg固体粉末在空气中充分加热（假设Fe氧化为Fe3O4，没有其他氧化物生成），待质量不再变化时，称其质量为ng（n＞m），则混合物中Fe3O4的质量分数为 ．
（1）提出假设
假设1：黑色粉末是纯铁粉；
假设2：
假设3：黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物．
（2）初步探究
取少量黑色粉末于小烧杯中，加入足量稀盐酸，充分搅拌后粉末全部溶解．上述三个假设中，可能成立的是
（3）进一步探究
甲、乙两同学对黑色粉末的成分做了以下探究，请完成下表（可不填满，也可补充）．限选实验试剂：3mol/L 稀硫酸、3mol/L 盐酸、0.01mol/L KMnO4溶液、20%KSCN溶液、3%H2O2、淀粉-KI溶液．
| 实验步骤 | 实验现象 |
| 甲同学：取少量（0.5～2mL）小烧杯中的溶液于洁净试管中，滴加1～2滴20%KSCN溶液 | ①若溶液显血红色，则假设 ②若溶液不发生颜色变化，则假设 |
乙同学： | ③若粉末 ④若粉末 ⑤若粉末 |
（4）探究的延伸若经实验分析，确定黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物．实验小组欲用加热法测定混合物中Fe3O4的质量分数．取mg固体粉末在空气中充分加热（假设Fe氧化为Fe3O4，没有其他氧化物生成），待质量不再变化时，称其质量为ng（n＞m），则混合物中Fe3O4的质量分数为
考点：探究物质的组成或测量物质的含量,铁的氧化物和氢氧化物
专题：几种重要的金属及其化合物
分析：（1）依据黑色粉末可能含有Fe和Fe3O4结合假设1和假设3解答；
（2）根据铁和Fe3O4都可以与稀盐酸反应分析；
（3）根据黑色粉末可能含有Fe和Fe3O4，加加入足量稀盐酸，发生反应可能有Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，所以如果假设1：黑色粉末是纯铁粉，则只发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，滴加1～2滴20%KSCN溶液肯定不会变红；如果假设2：黑色粉末中只含Fe3O4，则只发生反应Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，滴加1～2滴20%KSCN溶液肯定会变红；如果黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物，则发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，铁多没有三价铁离子，滴加1～2滴20%KSCN溶液不会变红，铁少则含有三价铁，滴加1～2滴20%KSCN溶液变红；根据Fe3O4能溶于稀盐酸，但不溶解于稀硫酸利用此性质来分析，即取少量黑色粉末于小烧杯中，加入足量的3mol/L稀硫酸，充分搅拌，通过观察沉淀溶解情况来分析；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Fe，最后变成Fe3O4，增加的质量就是反应的氧气的质量，根据质量差计算可以得出Fe的质量，在进一步计算混合物中Fe3O4的质量分数．
（2）根据铁和Fe3O4都可以与稀盐酸反应分析；
（3）根据黑色粉末可能含有Fe和Fe3O4，加加入足量稀盐酸，发生反应可能有Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，所以如果假设1：黑色粉末是纯铁粉，则只发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，滴加1～2滴20%KSCN溶液肯定不会变红；如果假设2：黑色粉末中只含Fe3O4，则只发生反应Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，滴加1～2滴20%KSCN溶液肯定会变红；如果黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物，则发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，铁多没有三价铁离子，滴加1～2滴20%KSCN溶液不会变红，铁少则含有三价铁，滴加1～2滴20%KSCN溶液变红；根据Fe3O4能溶于稀盐酸，但不溶解于稀硫酸利用此性质来分析，即取少量黑色粉末于小烧杯中，加入足量的3mol/L稀硫酸，充分搅拌，通过观察沉淀溶解情况来分析；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Fe，最后变成Fe3O4，增加的质量就是反应的氧气的质量，根据质量差计算可以得出Fe的质量，在进一步计算混合物中Fe3O4的质量分数．
解答：
解：（1）该黑色粉末可能含有Fe和Fe3O4，也可能只含有Fe3O4黑色粉末，也可能只含有Fe；
故答案为：黑色粉末中只含Fe3O4；
（2）因为铁和Fe3O4都可以与稀盐酸反应，所以无论假设1、2、3，加入足量稀盐酸，充分搅拌后粉末都全部溶解，故答案为：假设1、假设2和假设3；
（3）根据黑色粉末可能含有Fe和Fe3O4，加加入足量稀盐酸，发生反应可能有Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，所以如果假设1：黑色粉末是纯铁粉，则只发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，滴加1～2滴20%KSCN溶液肯定不会变红；如果假设2：黑色粉末中只含Fe3O4，则只发生反应Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，滴加1～2滴20%KSCN溶液肯定会变红；如果黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物，则发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，铁多没有三价铁离子，滴加1～2滴20%KSCN溶液不会变红，铁少则含有三价铁，滴加1～2滴20%KSCN溶液变红；
根据Fe3O4能溶于稀盐酸，但不溶解于稀硫酸，故取少量黑色粉末于小烧杯中，加入足量的3mol/L稀硫酸，充分搅拌，如果假设1：黑色粉末是纯铁粉，则只发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，粉末完全溶解；如果假设2：黑色粉末中只含Fe3O4，则不反应，粉末完全不溶解；如果黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物，则发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4不反应，粉末部分溶解；
故答案为：取少量黑色粉末于小烧杯中，加入足量的3mol/L稀硫酸，充分搅拌；①2 ②1；3； ③完全溶解 ④完全不溶解 ⑤部分溶解；
Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Fe，最后变成Fe3O4，增加的质量就是反应的氧气的质量，Fe的质量为
×
×56=
，则混合物中Fe3O4的质量分数
×100%=
×100%，故答案为：
×100%．
故答案为：黑色粉末中只含Fe3O4；
（2）因为铁和Fe3O4都可以与稀盐酸反应，所以无论假设1、2、3，加入足量稀盐酸，充分搅拌后粉末都全部溶解，故答案为：假设1、假设2和假设3；
（3）根据黑色粉末可能含有Fe和Fe3O4，加加入足量稀盐酸，发生反应可能有Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，所以如果假设1：黑色粉末是纯铁粉，则只发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，滴加1～2滴20%KSCN溶液肯定不会变红；如果假设2：黑色粉末中只含Fe3O4，则只发生反应Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，滴加1～2滴20%KSCN溶液肯定会变红；如果黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物，则发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，铁多没有三价铁离子，滴加1～2滴20%KSCN溶液不会变红，铁少则含有三价铁，滴加1～2滴20%KSCN溶液变红；
根据Fe3O4能溶于稀盐酸，但不溶解于稀硫酸，故取少量黑色粉末于小烧杯中，加入足量的3mol/L稀硫酸，充分搅拌，如果假设1：黑色粉末是纯铁粉，则只发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，粉末完全溶解；如果假设2：黑色粉末中只含Fe3O4，则不反应，粉末完全不溶解；如果黑色粉末是Fe和Fe3O4的混合物，则发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4不反应，粉末部分溶解；
故答案为：取少量黑色粉末于小烧杯中，加入足量的3mol/L稀硫酸，充分搅拌；①2 ②1；3； ③完全溶解 ④完全不溶解 ⑤部分溶解；
Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Fe，最后变成Fe3O4，增加的质量就是反应的氧气的质量，Fe的质量为
| n-m |
| 16 |
| 3 |
| 4 |
| 42(n-m) |
| 16 |
m-
| ||
| m |
| 29m-21n |
| 8m |
| 29m-21n |
| 8m |
点评：本题考查实验的设计及评价，以及物质的组成及含量的测定，本题难度较大，做题时要特别重视题干所给给信息的应用．
练习册系列答案
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气态烷烃和气态烯烃组成的混合烃10mL，在50mL足量氧气中充分燃烧，得到液态水和35mL的混合气，该混合气通过足量烧碱溶液，剩余气体5mL（气体体积均在同温同压下测定），则该混和烃不可能是下列的（ ）
| A、C2H6、C3H6 |
| B、C3H8、C3H6 |
| C、CH4、C4H8 |
| D、C3H8、C2H4 |
下列物质：①盐酸 ②食盐水 ③熔化的氯化钠 ④液态氯化氢 ⑤铜 ⑥氨水 ⑦SO3 ⑧醋酸，其中可以导电并且属于强电解质的是（ ）
| A、只有③ | B、①②③⑥⑧ |
| C、④⑤ | D、全部都是 |
下列离子方程式正确的是（ ）
| A、碳酸氢钠溶液与少量石灰水反应：HCO3-+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O |
| B、氯气溶于水：Cl2+H2O?2H++Cl-+ClO- |
| C、亚硫酸氢钠溶液中滴加硫酸氢钠溶液：H++HSO3-=SO2↑+H2O |
| D、氢氧化铁溶于氢碘酸溶液：Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O |
