Question

1．某化学研究性学习小组通过查阅资料知：Fe₂O₃有可能被H₂还原为Fe₃O₄．为此他们用磁铁吸出H₂还原Fe₂O₃得到的黑色粉末X．进行如下研究：
（1）甲同学认为X能被磁铁吸附，因此X是铁．甲同学的结论可靠吗？为什么？不可靠，因为磁铁矿也有磁性，能被磁铁吸引．
（2）乙同学：取少量X放入装有足量硫酸铜溶液的烧杯中，充分振荡后静置发现有少量红色物质析出，过滤后将滤渣加入到盐酸中，稍后向所得溶液滴加2滴KSCN溶液，溶液出现红色．
滴加KSCN溶液的目的是：检验三价铁离子，进而验证四氧化三铁存在．
（3）丙同学的实验方案：

①加入H₂O₂时反应的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，操作Z是过滤，灼烧沉淀时所用仪器的名称是坩埚．
②通过以上数据，得出2.88g黑色粉末X中各成分的物质的量为n（Fe₃O₄）=0.01mol、n（Fe）=0.01mol．

Answer 1

分析 （1）根据Fe、Fe₃O₄能被磁铁吸附来回答；
（2）取少量X放入装有足量硫酸铜溶液的烧杯中，铁和硫酸铜反应生成亚铁离子，四氧化三铁和硫酸铜不反应，有少量红色物质析出为置换出的铜，过滤后将滤渣加入到盐酸中，铜和盐酸不反应，四氧化三铁可以和盐酸反应，铁离子遇到硫氰化钾显示血红色；
（3）①黑色粉末加入过量盐酸溶解后，加入加入H₂O₂时，亚铁离子被氧化成铁离子，加入足量氨水沉淀离子，操作Z是过滤、洗涤得到沉淀，灼烧沉淀在坩埚内烧制；
②依据反应的化学方程式，结合铁元素守恒计算判断．

解答 解：（1）黑色粉末能被磁铁吸附，Fe、Fe₃O₄能被磁铁吸附，故不能由此确定X就是铁单质，
故答案为：不可靠，因为磁铁矿也有磁性，能被磁铁吸引；
（2）①滴加几滴KSCN溶液，溶液出现血红色，可以证明存在Fe³⁺，进而证明黑色固体中含有四氧化三铁，确认Fe₃O₄的存在，
故答案为：检验三价铁离子，进而验证四氧化三铁存在；
②X的组成是Fe和Fe₃O₄，向其中加入盐酸，Fe₃O₄溶于其中得到氯化铁溶液会和金属铁之间反应得到氯化亚铁，即Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不会使KSCN变色，
故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（3）①流程是黑色粉末加入过量盐酸溶解后，加入加入H₂O₂溶液与二价铁离子发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，加入足量碱离子全部沉淀，操作Z是过滤、洗涤得到沉淀，洗涤得到沉淀，放在坩埚内灼烧制恒重得到红褐色固体为氧化铁；
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；过滤；坩埚；
②发生Fe+Fe₃O₄$\stackrel{足量盐酸}{→}$FeCl₂、FeCl₃$\stackrel{H_{2}O_{2}}{→}$Fe³⁺$\stackrel{足量碱}{→}$Fe（OH）₂ Fe（OH）₃$\stackrel{灼烧恒重}{→}$Fe₂O₃；依据反应过程中铁元素守恒，3.2gFe₂O₃物质的量=$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol；设铁物质的量为X，四氧化三铁物质的量为Y，得到：56X+232Y=2.88，X+3Y=0.02×2，解方程得到X=0.01mol；Y=0.01mol；
即n（Fe₃O₄）=0.01mol；n（Fe）=0.01mol．
故答案为：n（Fe₃O₄）=0.01mol、n（Fe）=0.01mol．

点评 本题考查了探究物质组成，测定物质含量的定量实验操作和实验设计，主要考查铁及其化合物的性质应用，实验基本操作的分析判断，实验现象的推断和应用，元素守恒的计算应用，综合性较强，题目难度中等．