Question

粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe₂O₃组成的混合物。进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；

②另取20gA全部溶于0.15L 6.0mol•L^-1盐酸中，得溶液C；

③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标况)气体。同时生成溶液D，还残留有固体物质B；

④用KSCN溶液检查时，溶液D不变色。

请填空：

(1)①中引发铝热反应的实验操作是_________________________________________，产物中的单质是___________。

(2)②中所发生的各反应的化学方程式是_______________________________________。

(3)③中所发生的各反应的离子方程式是 _________________________。

(4)若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c(Mg²⁺)为 _______________。c(Fe²⁺)为_____________________。

Answer

加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe MgO+2HCl＝MgCl2+H2O、Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+＝3Fe2+ 0.67mol/L 2.33mol/L

【解析】

①铝热反应本质是置换反应，金属性Al＞Fe，所以发生Al与Fe2O3反应，置换出铁，即B为Fe；

②MgO与盐酸反应生成氯化镁与水，Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁与水，溶液C中含有MgCl2、FeCl3；

③单质B和溶液C反应，放出1.12L(标准状况)气体，说明生成氢气，说明②中盐酸过量，溶液C为MgCl2、FeCl3、HCl混合溶液，反应同时生成溶液D，还残留有固体物质B，说明Fe有剩余，结合④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色，说明D溶液不含铁离子，则D中溶质为MgCl2、FeCl2。

①铝热反应本质是置换反应，金属性Al＞Fe，所以发生Al与Fe2O3反应，置换出铁，即B为Fe；

②MgO与盐酸反应生成氯化镁与水，Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁与水，溶液C中含有MgCl2、FeCl3；

③单质B和溶液C反应，放出1.12L(标准状况)气体，说明生成氢气，说明②中盐酸过量，溶液C为MgCl2、FeCl3、HCl混合溶液，反应同时生成溶液D，还残留有固体物质B，说明Fe有剩余，结合④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色，说明D溶液不含铁离子，则D中溶质为MgCl2、FeCl2；

(1)①中引发铝热反应操作为：加少量KClO3，插上镁条并将其点燃，产物中的单质B是Fe；

(2)氧化镁与盐酸反应生成氯化镁与水，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应方程式为：MgO+2HCl＝MgCl2+H2O、Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O；

(3)Fe与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，反应离子方程式为：Fe+2H+＝Fe2++H2↑，铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，反应离子方程式为Fe+2Fe3+＝3Fe2+；

(4)令MgO和Fe2O3的物质的量分别为xmol，则40x+160x＝20，解得x＝0.1，溶液D为MgCl2、FeCl2的混合溶液，根据镁元素守恒可知，n(Mg2+)＝n(MgO)＝0.1mol，所以c(Mg2+)＝ ＝0.67mol/L；根据电荷守恒溶液中2c(Mg2+)+2c(Fe2+)＝c(Cl﹣)，所以2×0.67mol/L+2c(Fe2+)＝6mol/L，解得c(Fe2+)＝2.33mol/L。