Question

Fe₂O₃具有廣泛的用途．甲同學閱讀有關(guān)資料得知：在高溫下煅燒FeCO₃可以得到Fe₂O₃．為了進一步驗證此結(jié)論，他做了如表實驗：

實驗步驟	實驗操作
Ⅰ	取一定質(zhì)量的FeCO3固體置于坩堝中，高溫煅燒至質(zhì)量不再減輕，冷卻至室溫．
Ⅱ	取少量實驗步驟Ⅰ所得固體放于一潔凈的試管中，用足量的稀硫酸溶解．
Ⅲ	向?qū)嶒灢襟EⅡ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅．

由此甲同學得出結(jié)論：4FeCO₃+O₂ 

高溫  .

2Fe₂O₃+4CO₂
（1）寫出實驗步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）乙同學提出了不同的看法：煅燒產(chǎn)物可能是Fe₃O₄，因為Fe₃O₄也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe³⁺．于是乙同學對甲同學的實驗步驟Ⅲ進行了補充改進：檢驗實驗步驟Ⅱ所得溶液中是否含有Fe²⁺．他需要選擇的試劑是

 

（填序號）．
a．氯水        b．氯水+KSCN溶液        c．K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀溶液）
（3）丙同學認為即使得到了乙同學預(yù)期的實驗現(xiàn)象，也不能確定煅燒產(chǎn)物的成分．你認為丙同學持此看法的理由是

 

．
（4）丙同學進一步查閱資料得知，煅燒FeCO₃的產(chǎn)物中，的確含有+2價鐵元素．于是他設(shè)計了另一種由FeCO₃制取Fe₂O₃的方法：先向FeCO₃中依次加入試劑：稀硫酸、

 

（填名稱）和

 

（填名稱）；再

 

（填操作名稱），灼燒，即可得到Fe₂O₃
（5）工業(yè)上通過控制樣品的質(zhì)量，使滴定時消耗KMnO₄溶液體積數(shù)為c mL，菱鐵礦中FeCO₃的質(zhì)量分數(shù)為c%，可以簡化測量．某同學取含F(xiàn)eCO₃ c%的菱鐵礦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被還原成Mn²⁺），最終消耗KMnO₄溶液c mL．假定礦石中無其他還原性物質(zhì)，則所取菱鐵礦的質(zhì)量a=

 

 g．（FeCO₃的摩爾質(zhì)量為116g?mol^-1）

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）三價鐵離子可以和硫氰化鉀之間反應(yīng)生成紅色的絡(luò)合物；
（2）a．亞鐵離子顏色為淺綠色，氯氣顏色為黃綠色，鐵離子顏色為黃色，用氯氣由于存在鐵離子，現(xiàn)象不明顯；
b．硫氰化鉀遇鐵離子呈紅色；
c．Fe²⁺與K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀溶液）反應(yīng)生成藍色的鐵氰化亞鐵沉淀；
（3）金屬鐵的氧化物有多種：氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵，根據(jù)其中鐵元素的價態(tài)來回答；
（4）碳酸鐵中的亞鐵離子可以被氯水氧化為三價鐵離子，鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵，氫氧化鐵受熱分解為氧化鐵；
（5）有關(guān)方程式為：FeCO₃+2H⁺=Fe²⁺+CO₂↑+H₂O，5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
根據(jù)5FeCO₃～5Fe²⁺～MnO₄^-計算．

解答： 解：（1）三價鐵離子可以和硫氰化鉀之間反應(yīng)生成紅色的絡(luò)合物，發(fā)生的反應(yīng)為：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，故答案為：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；
（2）a．亞鐵離子顏色為淺綠色，氯氣顏色為黃綠色，鐵離子顏色為黃色，用氯氣由于存在鐵離子，現(xiàn)象不明顯，故a錯誤；
b．硫氰化鉀遇鐵離子呈紅色，故b錯誤；
c．步驟Ⅱ所得溶液中一定含有鐵離子，判斷是否含有Fe²⁺，則加入K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀溶液）看是否出現(xiàn)藍色的鐵氰化亞鐵沉淀即可，
故答案為：c；
（3）金屬鐵的氧化物有多種：氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵，氧化亞鐵、四氧化三鐵中也是含有+2價鐵元素的，所以無法確定碳酸亞鐵煅燒產(chǎn)物的成分，故答案為：氧化亞鐵、四氧化三鐵中也是含有+2價鐵元素的；
（4）碳酸亞鐵可以溶于硫酸，得到硫酸亞鐵鐵，其中的亞鐵離子可以被氯水氧化為三價鐵離子，鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵，氫氧化鐵受熱分解為氧化鐵，最后過濾，這樣可以制得氧化鐵，故答案為：氯水；氫氧化鈉；過濾；
（5）有關(guān)方程式為：FeCO₃+2H⁺=Fe²⁺+CO₂↑+H₂O，5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
根據(jù)  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，故答案為：1.16．

點評：本題是一道關(guān)于金屬鐵以及化合物的制備、性質(zhì)的實驗方案設(shè)計題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度不大．計算時注意關(guān)系式的應(yīng)用，可簡化計算．