Question

某研究性學(xué)習(xí)小組在用右圖裝置進行CO還原Fe₂O₃的探究實驗．
Ⅰ．實驗過程
（1）氣體驗純后開始進行實驗，實驗時應(yīng)先點燃

 

處（填“A”或“B”）的酒精燈．加熱一段時間后同學(xué)們觀察到：紅棕色粉末變黑色，澄清石灰水變渾濁．
Ⅱ．產(chǎn)物分析
他們發(fā)現(xiàn)生成的黑色粉末（以下用“X”表
示）可以全部被磁鐵吸出，從而得出CO已經(jīng)將Fe₂O₃全部還原成鐵單質(zhì)的結(jié)論．但乙同學(xué)認(rèn)為黑色粉末X不一定是Fe．理由是有資料表明：CO與Fe₂O₃的反應(yīng)因溫度不同、受熱不均時會生成Fe₃O₄且也能被磁鐵吸引．為探究黑色粉末X的組成，乙同學(xué)進行了如下實驗：
（一）定性檢驗

實驗編號	實 驗 操 作	實 驗 現(xiàn) 象
①	取少量黑色粉末X放入試管1中，注入適量稀鹽酸，微熱．	黑色粉末逐漸溶解， 有無色氣體逸出．
②	向試管1所得溶液中滴加幾滴 KSCN溶液，振蕩．	溶液未出現(xiàn)血紅色

（2）由上述實驗現(xiàn)象推斷，黑色粉末X的成分中是否一定不含F(xiàn)e₃O4？

（填“是”或“否”）．
（3）實驗①中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（二）定量測定

（4）如圖2操作Z是

 

、

 

．在灼燒沉淀時必須用到的如圖3下列儀器的名稱是

 

、

 

．

（5）通過以上數(shù)據(jù)，得出3.44g黑色粉末X中的成分（用化學(xué)式表示）及其物質(zhì)的量分別是

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,鐵的氧化物和氫氧化物

專題：

分析：Ⅰ、（1）一氧化碳含有氧化鐵，實驗開始先點燃B處酒精燈，通一氧化碳?xì)怏w，后點燃A處酒精燈加熱氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
Ⅱ、（2）有氣體生成說明含有金屬鐵，黑色粉末X可能含有Fe，F(xiàn)e₃O₄，向試管1所得溶液中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩溶液未出現(xiàn)血紅色說明不含鐵離子，但不能說明固體不含F(xiàn)e₃O₄，可能是鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子；
（3）實驗①的反應(yīng)可能是四氧化三鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、氯化鐵和水，鐵和氫離子反應(yīng)生成亞鐵離子和氫氣，鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子；
（4）X加入過量鹽酸溶解加入足量過氧化氫氧化亞銅離子為鐵離子，加入過量氨水溶液沉淀生成氫氧化鐵，過濾洗滌得到氫氧化鐵沉淀，灼燒至恒重得到4.00g紅棕色固體為Fe₂O₃；灼燒固體需要在坩堝中進行，結(jié)合坩堝加熱的實驗操作選擇儀器；
（5）依據(jù)鐵元素守恒和極值計算分析判斷．

解答： 解：Ⅰ、（1）一氧化碳含有氧化鐵，實驗開始先點燃B處酒精燈，通一氧化碳?xì)怏w，防止含有空氣點燃加熱發(fā)生爆炸，后點燃A處酒精燈加熱氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
故答案為：B；
Ⅱ、（2）有氣體生成說明含有金屬鐵，黑色粉末X可能含有Fe，F(xiàn)e₃O₄，向試管1所得溶液中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩溶液未出現(xiàn)血紅色說明不含鐵離子，但不能說明固體不含F(xiàn)e₃O₄，可能是鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子后的結(jié)果，由上述實驗現(xiàn)象推斷，黑色粉末X的成分中不一定不含F(xiàn)e₃O₄；
故答案為：否；
（3）實驗①的反應(yīng)可能是四氧化三鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、氯化鐵和水，反應(yīng)的離子方程式為：Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O；鐵和氫離子反應(yīng)生成亞鐵離子和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）X加入過量鹽酸溶解加入足量過氧化氫氧化亞銅離子為鐵離子，加入過量氨水溶液沉淀生成氫氧化鐵，過濾洗滌得到氫氧化鐵沉淀，灼燒至恒重得到4.00g紅棕色固體為Fe₂O₃，操作Z是過濾洗滌；灼燒固體需要在坩堝中進行，結(jié)合坩堝加熱的實驗操作選擇儀器為泥三角、三腳架、酒精燈；
故答案為：過濾；洗滌；坩堝；泥三角；
（5）4.0g紅棕色固體為Fe₂O₃，物質(zhì)的量=

4.0g

160g/mol

=0.025mol，依據(jù)鐵元素守恒得到n（Fe）=0.05mol，極值計算分析判斷，若為鐵質(zhì)量為0.05mol×56g/mol=2.8g，若為Fe₃O₄質(zhì)量=

0.05mol

3

×232g/mol=3.87g；得出3.44g黑色粉末X中的成分為：Fe₃O₄和Fe的混合物，設(shè)Fe₃O₄物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e物質(zhì)的量為y，則3x+y=0.05mol，232x+56y=3.44，x=0.010mol，y=0.020mol，其物質(zhì)的量分別是Fe₃O₄ 0.010mol，F(xiàn)e 0.020mol；
故答案為：Fe₃O₄ 0.010mol，F(xiàn)e 0.020mol．

點評：本題考查了物質(zhì)組成探究實驗和過程分析判斷，主要是實驗基本操作和物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．