题目内容
钢铁制品经常进行烤蓝处理，即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4．某学习小组为了研究烤蓝铁片，分别进行了以下实验操作：
（1）把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末．
（2）取m g该粉末，放人28.00mL 1mol/L．的盐酸中，恰好完全反应，生成标准状况下的气体134.4mL，向溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象．
（3）再取三份不同质量的粉末，分加加到相同体积（V）、物质的量浓度均为l0.00mol/L的三份硝酸溶液中，充分反应后，固体全部溶解，有关的实验数据如表所示（假设NO是硝酸的唯一还原产物）：
完成下列各题：
Ⅰ实验（2）所得溶液中的溶质是 （写化学式），样品中n（Fe）：n（Fe3O4）= ，m= ．
Ⅱ计算实验（3）中每份硝酸溶液的体积（V） （mL）．
Ⅲ若向实验Ⅱ所得溶液中继续加入铜粉，要使溶液中Cu2十、Fe2+、Fe3+同时存在，求加入铜粉的物质的量的范围 ．
（1）把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末．
（2）取m g该粉末，放人28.00mL 1mol/L．的盐酸中，恰好完全反应，生成标准状况下的气体134.4mL，向溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象．
（3）再取三份不同质量的粉末，分加加到相同体积（V）、物质的量浓度均为l0.00mol/L的三份硝酸溶液中，充分反应后，固体全部溶解，有关的实验数据如表所示（假设NO是硝酸的唯一还原产物）：
| 实验序号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
| 加入粉末质量/g | 13.68 | 27.36 | 34.20 |
| 生成气体的体积（标准状况）/L | 2.912 | 5.824 | 6.720 |
Ⅰ实验（2）所得溶液中的溶质是
Ⅱ计算实验（3）中每份硝酸溶液的体积（V）
Ⅲ若向实验Ⅱ所得溶液中继续加入铜粉，要使溶液中Cu2十、Fe2+、Fe3+同时存在，求加入铜粉的物质的量的范围
考点：性质实验方案的设计
专题：实验题
分析：（3）Ⅰ、钢铁制品经常进行烤蓝处理，即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4，取m g该粉末，放人28.00mL 1mol/L．的盐酸中，恰好完全反应，生成标准状况下的气体134.4mL，说明是铁过量和盐酸反应生成氢气，向溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象说明无铁离子存在，溶液中只有氯化亚铁；依据氯元素守恒计算铁元素物质的量；
Ⅱ、根据三个实验，通过投入粉末质量与产生气体的体积比例关系可知，Ⅰ、Ⅱ为硝酸过量，Ⅲ为粉末过量；可通过实验Ⅲ计算出硝酸的体积，假设NO是硝酸的唯一还原产物，且产生的气体的物质的量为
=0.3mol，则N元素得到电子数为0.3mol×3=0.9mol，由于Ⅲ中混合物质量为34.2g，且n（Fe）：n（Fe3O4）=4：1，则Fe为0.3mol，Fe3O4为0.075mol，由于氮元素得到电子数共为0.9mol，故溶液中为Fe（NO3）2、Fe（NO3）3两种溶质，计算可知Fe（NO3）2为0.075mol，Fe（NO3）3为0.45mol，依据氮元素守恒计算硝酸体积；
Ⅲ、27.36g 粉末，根据n（Fe）：n（Fe3O4）=4：1可知含铁元素0.42mol，由于硝酸过量，产物为硝酸铁，故II反应需用硝酸1.52 mol（硝酸共1.8mol），故II溶液中有Fe3+ 0.42 mol，过量硝酸0.28mol，结合化学反应定量关系计算取值范围．
Ⅱ、根据三个实验，通过投入粉末质量与产生气体的体积比例关系可知，Ⅰ、Ⅱ为硝酸过量，Ⅲ为粉末过量；可通过实验Ⅲ计算出硝酸的体积，假设NO是硝酸的唯一还原产物，且产生的气体的物质的量为
| 6.720L |
| 22.4L/mol |
Ⅲ、27.36g 粉末，根据n（Fe）：n（Fe3O4）=4：1可知含铁元素0.42mol，由于硝酸过量，产物为硝酸铁，故II反应需用硝酸1.52 mol（硝酸共1.8mol），故II溶液中有Fe3+ 0.42 mol，过量硝酸0.28mol，结合化学反应定量关系计算取值范围．
解答：
解：（3）Ⅰ、由于向溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象可知反应后生成的物质为FeCl2，由于放人盐酸的量为0.028L×1 mol/L=0.028mol，依据氯离子守恒，故产生FeCl2的物质的量为0.014mol，其中单质铁分别于盐酸、Fe3O4二者发生反应，①由生成标准状况下的气体134.4 mL，物质的量=
=0.006mol，根据化学反应定量关系可知，混合物中与盐酸发生产生气体的单质铁为0.006mol，②Fe3O4与Fe、HCl共同反应，在该反应中铁元素总量为：0.014mol-0.006mol=0.008mol，且该反应方程式为Fe3O4+8HCl+Fe=4FeCl2+4H2O，通过该反应方程式可知Fe3O4为0.002mol，发生该反应的单质铁为0.002mol，故总的Fe物质的量为0.008mol，Fe3O4为0.002mol，故样品中n（Fe）：n（Fe3O4）=4：1，质量为0.002mol×232g/mol+0.008mol×56g/mol=0.912g；
故答案为：FeCl2；4：1；0.912g；
Ⅱ、根据三个实验，通过投入粉末质量与产生气体的体积比例关系可知，Ⅰ、Ⅱ为硝酸过量，Ⅲ为粉末过量；可通过实验Ⅲ计算出硝酸的体积，假设NO是硝酸的唯一还原产物，且产生的气体的物质的量为
=0.3mol．则N元素得到电子数为0.3mol×3=0.9mol，由于Ⅲ中混合物质量为34.2g，且n（Fe）：n（Fe3O4）=4：1，则Fe为0.3mol，Fe3O4为0.075mol，由于氮元素得到电子数共为0.9mol，故溶液中为Fe（NO3）2、Fe（NO3）3两种溶质，计算可知Fe（NO3）2为0.075mol，Fe（NO3）3为0.45mol．故溶液中硝酸根含量为0.075mol×2+0.45mol×3=1.5mol，则该反应中N元素总物质的量为1.5mol+0.3mol=1.8mol，故硝酸的体积为180ml；
故答案为：180；
Ⅲ、27.36g 粉末，根据n（Fe）：n（Fe3O4）=4：1可知含铁元素0.42mol，由于硝酸过量，产物为硝酸铁，故II反应需用硝酸1.52 mol（硝酸共1.8mol），故II溶液中有Fe3+ 0.42 mol，过量硝酸0.28mol，
3Cu～8HNO3 Cu～2Fe3+
3 8 1 2
nmin 0.28mol n 0.42
nmin=0.105mol
n=0.21mol
nmax =0.21mol+0.105mol=0.315mol
若向实验Ⅱ所得溶液中继续加入铜粉，要使溶液中Cu2十、Fe2+、Fe3+同时存在，求加入铜粉的物质的量的范围0.105mol＜n（Cu）＜0.315mol；
故答案为：0.105mol＜n（Cu）＜0.315mol．
| 0.1344L |
| 22.4L/mol |
故答案为：FeCl2；4：1；0.912g；
Ⅱ、根据三个实验，通过投入粉末质量与产生气体的体积比例关系可知，Ⅰ、Ⅱ为硝酸过量，Ⅲ为粉末过量；可通过实验Ⅲ计算出硝酸的体积，假设NO是硝酸的唯一还原产物，且产生的气体的物质的量为
| 6.720L |
| 22.4L/mol |
故答案为：180；
Ⅲ、27.36g 粉末，根据n（Fe）：n（Fe3O4）=4：1可知含铁元素0.42mol，由于硝酸过量，产物为硝酸铁，故II反应需用硝酸1.52 mol（硝酸共1.8mol），故II溶液中有Fe3+ 0.42 mol，过量硝酸0.28mol，
3Cu～8HNO3 Cu～2Fe3+
3 8 1 2
nmin 0.28mol n 0.42
nmin=0.105mol
n=0.21mol
nmax =0.21mol+0.105mol=0.315mol
若向实验Ⅱ所得溶液中继续加入铜粉，要使溶液中Cu2十、Fe2+、Fe3+同时存在，求加入铜粉的物质的量的范围0.105mol＜n（Cu）＜0.315mol；
故答案为：0.105mol＜n（Cu）＜0.315mol．
点评：本题考查了物质性质的实验设计和过程分析判断，主要是元素守恒，反应过程分析的计算方法，掌握题干信息和物质性质是解题关键，题目难度较大．
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