Question

20．已知Fe₂O₃與H₂反應(yīng)會(huì)因溫度不同而可能生成Fe₃O₄．某興趣小組在用H₂還原Fe₂O₃的實(shí)驗(yàn)中，用磁鐵吸出生成的黑色粉末X．為探究X的組成，他們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）甲同學(xué)認(rèn)為黑色粉末能被磁鐵吸附，因此X是鐵．但乙同學(xué)不同意他的結(jié)論，原因是Fe₃O₄也能被磁鐵吸咐，故不能由此確定X就是鐵單質(zhì)．
（2）乙同學(xué)先將少量黑色粉末X放入裝有足量硫酸銅溶液的燒杯中，振蕩，固體部分溶解，有極少量紅色物質(zhì)析出，過(guò)濾；然后向?yàn)V渣中加入鹽酸，滴加幾滴KSCN溶液，溶液出現(xiàn)紅色．通過(guò)現(xiàn)象分析，丙同學(xué)得出X的組成是Fe和Fe₃O₄．
①滴加KSCN溶液的目的是檢驗(yàn)是否存在Fe³⁺，確認(rèn)Fe₃O₄的存在．
②若將粉末X直接加入鹽酸中，再加KSCN溶液，溶液不出現(xiàn)紅色，則不出現(xiàn)紅色的原因是（用離子方程式表示）Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺．
（3）丁同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案
[2.88gX]$→_{攪拌}^{足量鹽酸}$[溶液Y]$→_{足量氨水}^{足量H_{2}O_{2}操作Z}$[沉淀]$\stackrel{灼燒}{→}$[3.2g紅棕色固體]，操作Z是過(guò)濾、洗滌．通過(guò)以上數(shù)據(jù)，得出2.88g黑色粉末X中各成分的物質(zhì)的量為n（Fe₃O₄）=0.01 mol、n（Fe）=0.01 mol．．
（4）若FeCO₃濁液長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，該變化的化學(xué)方程式為4FeCO₃+O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃+4CO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Fe、Fe₃O₄能被磁鐵吸附來(lái)回答；
（2）①四氧化三鐵可以和鹽酸反應(yīng)，鐵離子遇到硫氰化鉀顯示血紅色；
②金屬鐵可以和鐵離子之間發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子；
（3）黑色粉末加入過(guò)量鹽酸溶解后，加入足量氨水沉淀離子，加入足量氫氧化鈉保證堿性環(huán)境下離子全部沉淀，操作Ⅱ是過(guò)濾、洗滌得到沉淀，放在坩堝內(nèi)灼燒制恒重得到紅褐色固體為氧化鐵；依據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，結(jié)合鐵元素守恒計(jì)算判斷；
（4）亞鐵離子易被氧氣氧化為三價(jià)鐵，F(xiàn)eCO₃與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵和二氧化碳．

解答 解：（1）黑色粉末能被磁鐵吸附，F(xiàn)e、Fe₃O₄能被磁鐵吸附，故不能由此確定X就是鐵單質(zhì)，
故答案為：Fe₃O₄也能被磁鐵吸咐，故不能由此確定X就是鐵單質(zhì)；
（2）①滴加幾滴KSCN溶液，溶液出現(xiàn)血紅色，可以證明存在Fe³⁺，進(jìn)而證明黑色固體中含有四氧化三鐵，確認(rèn)Fe₃O₄的存在，
故答案為：檢驗(yàn)是否存在Fe³⁺，確認(rèn)Fe₃O₄的存在；
②X的組成是Fe和Fe₃O₄，向其中加入鹽酸，F(xiàn)e₃O₄溶于其中得到氯化鐵溶液會(huì)和金屬鐵之間反應(yīng)得到氯化亞鐵，即Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不會(huì)使KSCN變色，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（3）①流程是黑色粉末加入過(guò)量鹽酸溶解后，加入足量氨水沉淀離子，加入足量氫氧化鈉保證堿性環(huán)境下離子全部沉淀，操作Ⅱ是過(guò)濾、洗滌得到沉淀，
故答案為：過(guò)濾、洗滌；
②流Fe+Fe₃O₄$\stackrel{足量鹽酸}{→}$FeCl₂、FeCl₃$\stackrel{足量氨水、氫氧化鈉}{→}$Fe（OH）₂ Fe（OH）₃$\stackrel{灼燒恒重}{→}$Fe₂O₃；依據(jù)反應(yīng)過(guò)程中鐵元素守恒，3.2gFe₂O₃物質(zhì)的量=$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol；設(shè)鐵物質(zhì)的量為X，四氧化三鐵物質(zhì)的量為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．
故答案為：n（Fe₃O₄）=0.01mol、n（Fe）=0.01mol．
（4）碳酸亞鐵中，亞鐵離子易被氧氣氧化為三價(jià)鐵，F(xiàn)eCO₃與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeCO₃+O₂+6H₂O=4CO₂+4Fe（OH）₃，
故答案為：4FeCO₃+O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃+4CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成，測(cè)定物質(zhì)含量的定量實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要考查鐵及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)基本操作的分析判斷，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的推斷和應(yīng)用，元素守恒的計(jì)算應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，題目難度大．