Question

已知Fe₂O₃与H₂反应会因温度不同而可能生成Fe₃O₄。某兴趣小组在用H₂还原Fe₂O₃的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X。为探究X的组成，他们进行了如下实验：

（1）甲同学认为黑色粉末能被磁铁吸附，因此X是铁。但乙同学不同意他的结论，原因是_______________________。

（2）乙同学先将少量黑色粉末X放入装有足量硫酸铜溶液的烧杯中，振荡，固体部分溶解，有极少量红色物质析出，过滤；然后向滤渣中加入盐酸，滴加几滴KSCN溶液，溶液出现红色。通过现象分析，丙同学得出X的组成是Fe和Fe₃O₄ .

①滴加KSCN溶液的目的是__________________。

②若将粉末X直接加入盐酸中，再加KSCN溶液，溶液不出现红色，则不出现红色的原因是(用离子方程式表示)______________________。

（3）丁同学的实验方案

操作Z是_________. 通过以上数据，得出2.88 g黑色粉末X中各成分的物质的量为___________。

（4）若FeCO₃浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程

式为                                。

Answer

（1） Fe3O4也能被磁铁吸咐，故不能由此确定X就是铁单质 (2分)

（2）① 检验是否存在Fe3+，确认Fe3O4的存在.(2分)

② Fe＋2Fe3+=3Fe2+ (2分)（这个必写，另外写了其他方程式不扣分）

（3）① 过滤(1分)、洗涤(1分).（只答过滤也得2分，洗涤可不作要求）

② n(Fe3O4)＝0.01 mol、n(Fe)＝0.01 mol .(4分)

（4） 4FeCO3 + O2 + 6H2O4Fe(OH)3 + 4CO2 (2分)

【解析】

试题分析：（1）因为Fe3O4也能被磁铁吸咐，且为黑色，故不能由此确定X就是铁单质；

（2）①滴加KSCN溶液的目的是检验溶液中是否含有铁离子，确定Fe3O4的存在；

② 四氧化三铁与盐酸反应生成铁离子和亚铁离子，其中的Fe单质会与铁离子发生氧化还原反应生成亚铁离子，导致溶液中不存在铁离子，所以加入KSCN溶液后，溶液不变红色，Fe＋2Fe3+=3Fe2+ ；

（3）加入过量过氧化氢将亚铁离子转化为铁离子，再加入过量氨水，使铁离子全部转化为氢氧化铁沉淀，所以操作Z是过滤、洗涤沉淀，然后灼烧得到3.2g氧化铁红色固体，物质的量是3.2g/160g/mol=0.02mol，设X中Fe的物质的量是xmol，则四氧化三铁的物质的量是[0.02mol×2-xmol]/3=(0.04-x)/3mol，所以56x+(0.04-x)/3×232 =2.88，解得x=0.01，所以Fe的物质的量是0.01mol，四氧化三铁的物质的量是(0.04-x)/3mol=0.01mol；

（4）若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该红褐色为氢氧化铁沉淀，说明FeCO3与空气中的氧气发生氧化还原反应，化学方程式是4FeCO3 + O2 + 6H2O4Fe(OH)3 + 4CO2 。

考点：考查离子的检验、实验方案的设计