Question

某研究性学习小组在用CO还原Fe₂O₃的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X，他们认为X不一定是Fe，若温度不同、受热不均时会生成Fe₃O₄，也能被磁铁吸引．为探究X的成分，他们进行了如下实验．
I．定性检验

实验编号	实验操作	实验现象
①	取少量黑色粉末X放入试管1中，注入浓盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈黄绿色；有少量气泡产生
②	向试管1中滴加几滴KSCN溶液，振荡	溶液出现血红色
③	另取少量黑色粉末X放入试管2中，注入足量硫酸铜溶液，振荡，静置	有极少量红色物质析出，仍有较多黑色固体未溶解

（1）实验②的目的是    ．
（2）由上述实验现象推断，黑色粉末X的成分是    （填化学式）．
II．定量测定


（1）操作Z是    ．图2仪器中，在灼烧沉淀时必须用到的是    （填名称）．
（2）写出溶液Y中滴加H₂O₂溶液时发生反应的离子方程式    ．
（3）通过以上数据，得出2.376g黑色粉末X中各成分的物质的量为    ．

Answer

I．（1）Fe3+能使KSCN溶液呈现血红色，这是Fe3+的特征反应，以此确认Fe3O4的存在．
（2）通过①③可判断Fe的存在．再通过Ⅰ可知黑色粉末为铁与Fe3O4．
Ⅱ．（1）黑色粉末为铁与Fe3O4，加入过量盐酸可知生成含Fe2+、Fe3+的溶液，再加足量H2O2溶液，使Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水生成Fe（OH）3沉淀，操作Z为过滤；
灼烧沉淀所用的仪器为坩埚，坩埚下要垫上泥三角．
（2）双氧水有氧化性，二价铁离子有还原性，足量H2O2溶液，使Fe2+氧化为Fe3+，自身含有为H2O，据此写出相应的离子方程式．
（3）设Fe、Fe3O4的物质的量分别为x mol与y mol，计算出2.480g红棕色Fe2O3固体的物质的量．根据Fe守恒，Fe3O4和Fe的混合物2.376g，列方程组解得．
【解析】
I．（1）Fe3+能使KSCN溶液呈现血红色，这是Fe3+的特征反应，以此确认Fe3O4的存在．
故答案为：检验是否存在Fe3+，确认Fe3O4的存在
（2）铁能和盐酸反应生成气体，且铁和铜离子发生置换反应生成红色的铜，据此现象判断存在铁；Fe3+能使KSCN溶液呈现血红色，这是Fe3+的特征反应，据此判断Fe3O4的存在．故黑色粉末X为Fe3O4和Fe的混合物．
故答案为：Fe3O4和Fe的混合物
Ⅱ．（1）黑色粉末为铁与Fe3O4，加入过量盐酸可知生成含Fe2+、Fe3+的溶液，再加足量H2O2溶液，使Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水生成Fe（OH）3沉淀，操作Z为过滤、洗涤；
灼烧沉淀所用的仪器为坩埚，坩埚下要垫上泥三角．
故答案为：过滤、洗涤；坩埚、泥三角
（2）双氧水有氧化性，二价铁离子有还原性，足量H2O2溶液，使Fe2+氧化为Fe3+，自身含有为H2O，反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2═2Fe3++2H2O．
故答案为：2Fe2++2H++H2O2═2Fe3++2H2O
（3）设Fe、Fe3O4的物质的量分别为x mol与y mol，
2.480g红棕色Fe2O3固体的物质的量为=0.0155mol，
根据Fe守恒得，x+3y=0.0155×2  ①
由Fe3O4和Fe的混合物2.376g得，56x+232y=2.376   ②
联立方程解得，x=0.001；y=0.01
故答案为：n（Fe）=0.001mol；n（Fe3O4）=0.01mol