题目内容
已知Fe2O3与H2反应会因温度不同而可能有Fe3O4生成。某化学兴趣小组在用H2还原Fe2O3的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X。为探究X的组成，他们进行了如下实验：
(1)甲同学认为黑色粉末X能被磁铁吸附，因此X是铁。但乙同学不同意他的结论，原因是___________________________。
(2)乙同学先将少量黑色粉末X加入装有足量硫酸铜溶液的烧杯中，振荡，固体部分溶解，有极少量红色物质析出，过滤；然后向滤渣中加入盐酸，再滴加几滴KSCN溶液，溶液出现红色。通过现象分析，丙同学得出X的组成是Fe和Fe3O4。
①滴加KSCN溶液的目的是_____________________。
②若将粉末X直接加入盐酸中，再加KSCN溶液，溶液不出现红色，则不出现红色的原因是(用离子方程式表示) _____________。
(3)丁同学的实验方案：
①操作Z是__________________。
②通过以上数据，得出2.88 g黑色粉末X中各成分的物质的量为____________________________________。
(1)Fe3O4也能被磁铁吸附，故不能由此确定X就是铁单质
(2)①检验是否存在Fe3＋，确认Fe3O4的存在
②Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋
(3)①过滤、洗涤
②n(Fe3O4)＝0.01 mol；n(Fe)＝0.01 mol
解析
（15分）Fe2O3俗称氧化铁红，常用作油漆着色剂。工业以煤矸石（主要成分：SiO2 49.5%；Fe2O3 20.6%；Al2O318.9%，以及MgO、FeO等其他杂质）制备并研究氧化铁红的应用。
（一）制备氧化铁红
1．预处理：将煤矸石粉碎，在350℃下焙烧2小时。
2．加酸溶解：将预处理后的煤矸石溶于质量分数为15%过量的硫酸溶液中，过滤。在滤液中加入的H2O2。
3．调节pH：在上述滤液中加1mol/LNaOH溶液调节溶液的pH，再过滤，得到滤渣。
4．产品处理：将滤渣进行水洗、烘干、煅烧、研磨、过筛得产品。
已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
| 开始沉淀 | 1.3 | 3.3 | 7.5 | 10.3 |
| 完全沉淀 | 2.8 | 5.2 | 9.7 | 12.2 |
（1）预处理时，将煤矸石焙烧2小时的目的是 。
（2）酸浸操作中，过量H2SO4的作用是 。
在实验室中进行该操作时，用到玻璃仪器有 、 。
（3）用NaOH溶液调节pH的最佳范围是 。若从第二次过滤的滤液中获取较纯净的硫酸镁晶体，应补充的操作是 、洗涤后，干燥即得。
（4）产品处理时，对滤渣水洗的操作是 。
（二）分析与讨论：
（5）产品处理时，煅烧温度对产品的纯度有很大影响。已知温度对产物纯度的影响如图1所示，则煅烧时温度最好控制在 ℃。
（6）吸油量是反映氧化铁红表面性质的重要指标。吸油量大，说明氧化铁红表面积较大，则用在油漆中会造成油漆假稠，影响质量。不同浓度的两种碱溶液对产物吸油量影响如图2所示，则上述生产中在调节溶液pH时，选用NaOH溶液而不选用氨水的原因是 。
Fe2＋和I－是两种常见的还原性离子。
（1）向FeSO4溶液中滴加氯水，溶液由浅绿色变成黄色，反应的离子方程式为 ；向KI溶液中滴加氯水，溶液由无色变成黄色，反应的离子方程式： 。
（2）请以FeSO4溶液、KI溶液、氯水为试剂验证I－的还原性强于Fe2＋。设计实验方案，补充完成实验步骤、预期现象和结论。其他限选试剂：3 mol·L－1 H2SO4、0.01 mol·L－1 KMnO4、20% KSCN、3%H2O2、淀粉溶液、紫色石蕊溶液。
| 实验步骤 | 预期现象与结论 |
| 步骤1：取2mLFeSO4溶液和2mLKI溶液混合于试管中，再滴加1～2滴氯水。 | ； |
| 步骤2：____________________________________ ____________________________________。 | |
（3）利用（2）提供的试剂证明碘与铁的化合物中铁显＋2价，实验操作和现象是：取少量样品溶于水， 。
草酸亚铁（FeC2O4）常用作分析试剂、显影剂以及新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。草酸亚铁在隔绝空气时加热能够分解,兴趣小组对草酸亚铁的分解产物进行了实验和探究。（已知：CO能与氯化钯[PdC12]溶液反应生成黑色的钯粉。）
（1）将草酸亚铁分解的气体产物依次通过澄清石灰水和氯化钯溶液，观察到澄清石灰水变浑浊，氯化钯溶液中有黑色物质生成。说明气体产物中有 。（填化学式）
（2）探究草酸亚铁分解得到的黑色固体产物中铁元素的存在形式。
【发现问题】
草酸亚铁分解后得到的黑色物质是什么？
【提出假设】
猜想1： ；猜想2：FeO；猜想3：FeO和Fe的混合物。
【实验方案】
限选试剂：盐酸、氯水、CuSO4溶液、KSCN溶液、蒸馏水。
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| 步骤1：向试管中加入少量固体产物，再加入足量 ，充分振荡。 | 若溶液颜色明显改变， 且有红色固体生成。 | 有Fe存在。 |
| 步骤2：将步骤1中得到的浊液过滤，并用蒸馏水将固体洗涤至洗涤液呈无色。 | | |
| 步骤3：取步骤2得到的少量固体于试管中，滴加过量盐酸，静置后取上层清液， 。 | 。 | 有FeO存在。 |
【反思提升】
经兴趣小组讨论分析认为：草酸亚铁直接分解所得固体产物应该是FeO，而最终固体产物中还含有Fe是因为 （写化学方程式）。
（3）根据实验探究和反思，写出草酸亚铁在隔绝空气时加热直接分解的化学方程式 。
I．纯碱、烧碱等是重要的化工原料。
（1）利用上图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是___________________，
若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是__________________________。
（2）向NaOH溶液中通入一定量CO2，结晶后得到白色固体，该白色固体的组成可能是：
A．NaOH和Na2CO3；B． ；C． ；D． 。
（3）设计实验确定（2）中白色固体中存在A项中的阴离子：
| 实验操作 | 实验现象 | 结论 |
| ①取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液 | | |
| ② | | |
II．化学兴趣小组对某品牌牙膏中的摩擦剂成分及其含量进行以下探究：
查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙，氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。
牙膏样品中碳酸钙的定量测定：利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应
后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。
依据实验过程回答下列问题：
（1）实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B，C中的反应物外，还有： 。
（2）C中反应生成BaCO3的离子方程式是 。
（3）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是（ ）
A．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体
B．滴加盐酸不宜过快
C．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
D．在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
（4）实验中准确称取8.00 g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为3.94 g.则样品中碳酸钙的质量分数为________。
（5）有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是_________________________________。
（6）装置中U形管D中的碱石灰的作用是_____________________________。
