Question

Fe₂O₃具有广泛的用途．甲同学阅读有关资料得知：在高温下煅烧FeCO₃可以得到Fe₂O₃．为了进一步验证此结论，他做了如表实验：

实验步骤	实验操作
Ⅰ	取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再减轻，冷却至室温．
Ⅱ	取少量实验步骤Ⅰ所得固体放于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解．
Ⅲ	向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红．

由此甲同学得出结论：4FeCO₃+O₂ 

高温  .

2Fe₂O₃+4CO₂
（1）写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式

 

．
（2）乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe₃O₄，因为Fe₃O₄也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe³⁺．于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe²⁺．他需要选择的试剂是

 

（填序号）．
a．氯水        b．氯水+KSCN溶液        c．K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾溶液）
（3）丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分．你认为丙同学持此看法的理由是

 

．
（4）丙同学进一步查阅资料得知，煅烧FeCO₃的产物中，的确含有+2价铁元素．于是他设计了另一种由FeCO₃制取Fe₂O₃的方法：先向FeCO₃中依次加入试剂：稀硫酸、

 

（填名称）和

 

（填名称）；再

 

（填操作名称），灼烧，即可得到Fe₂O₃
（5）工业上通过控制样品的质量，使滴定时消耗KMnO₄溶液体积数为c mL，菱铁矿中FeCO₃的质量分数为c%，可以简化测量．某同学取含FeCO₃ c%的菱铁矿a g，用足量稀硫酸溶解后，再用0.0200mol?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定（KMnO₄被还原成Mn²⁺），最终消耗KMnO₄溶液c mL．假定矿石中无其他还原性物质，则所取菱铁矿的质量a=

 

 g．（FeCO₃的摩尔质量为116g?mol^-1）

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）三价铁离子可以和硫氰化钾之间反应生成红色的络合物；
（2）a．亚铁离子颜色为浅绿色，氯气颜色为黄绿色，铁离子颜色为黄色，用氯气由于存在铁离子，现象不明显；
b．硫氰化钾遇铁离子呈红色；
c．Fe²⁺与K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾溶液）反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀；
（3）金属铁的氧化物有多种：氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁，根据其中铁元素的价态来回答；
（4）碳酸铁中的亚铁离子可以被氯水氧化为三价铁离子，铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解为氧化铁；
（5）有关方程式为：FeCO₃+2H⁺=Fe²⁺+CO₂↑+H₂O，5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
根据5FeCO₃～5Fe²⁺～MnO₄^-计算．

解答： 解：（1）三价铁离子可以和硫氰化钾之间反应生成红色的络合物，发生的反应为：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，故答案为：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；
（2）a．亚铁离子颜色为浅绿色，氯气颜色为黄绿色，铁离子颜色为黄色，用氯气由于存在铁离子，现象不明显，故a错误；
b．硫氰化钾遇铁离子呈红色，故b错误；
c．步骤Ⅱ所得溶液中一定含有铁离子，判断是否含有Fe²⁺，则加入K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾溶液）看是否出现蓝色的铁氰化亚铁沉淀即可，
故答案为：c；
（3）金属铁的氧化物有多种：氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁，氧化亚铁、四氧化三铁中也是含有+2价铁元素的，所以无法确定碳酸亚铁煅烧产物的成分，故答案为：氧化亚铁、四氧化三铁中也是含有+2价铁元素的；
（4）碳酸亚铁可以溶于硫酸，得到硫酸亚铁铁，其中的亚铁离子可以被氯水氧化为三价铁离子，铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解为氧化铁，最后过滤，这样可以制得氧化铁，故答案为：氯水；氢氧化钠；过滤；
（5）有关方程式为：FeCO₃+2H⁺=Fe²⁺+CO₂↑+H₂O，5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
根据  5FeCO₃ ～5Fe²⁺～MnO₄^-
    5×116g   5mol    1mol
    a×c%          0.02×c×10^-3mol
a=

0.02×c×10-3mol×5×116g

1mol×c%

=1.16g，故答案为：1.16．

点评：本题是一道关于金属铁以及化合物的制备、性质的实验方案设计题，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度不大．计算时注意关系式的应用，可简化计算．